Устройство для гибки профильной трубы своими руками: Станок для гибки профильной трубы своими руками: чертежи, фото, видео

alexxlab | 22.10.1976 | 0 | Разное

самодельный ручной станок для гибки

На чтение 6 мин Просмотров 1.7к. Опубликовано 22.10.2018

Если мастер серьезно работает с металлом, рано или поздно приходит необходимость в продуктивном устройстве для , которое бы отличалось простым управлением.

Гибочный станок просто незаменим при изготовлении своими руками садовых скамеек, каркасов беседок, верстаков, навесов для авто из профильной трубы. Благодаря наличию такого инструмента металлоконструкции получаются привлекательными и прочными.

Но чтобы создать его своими руками, важно разобраться в устройстве и особенностях сборки профилегиба.

Устройство трубогибочного станка и инструкция по его сборке

В процессе производства разного рода металлоконструкций применяют специальный станок для гибки профильной трубы, представляющий собой компактное и легко транспортируемое оборудование с разными видами приводов.

Агрегат имеет незначительный вес и без трудностей справляется с задачей сгибания металла холодным прокатом. А для достижения оптимальной кривизны вместе с трубогибом применяют специальные насадки для обработки разного рода металлоизделий.

Чтобы научится управлять таким агрегатом, важно изучить особенности его конструкции и основные принципы функционирования.

для труб состоит из следующих элементов:

• несущая рама из металлического профиля высокой прочности;
• три вала вращения, располагающиеся на отдельных осях и отвечающие за процесс сгибания профильной трубы на актуальный угол изгиба;
• механизм вращения рабочих валов;
• цепь для соединения элементов приводного механизма.

Станок ручной для гибки арматуры.

Все заводские и для гибки делятся на четыре вида, в зависимости от системы расположения и функционирования валиков:

1. Агрегаты с верхним подвижным валиком ‒ самый простой вариант в плане механической составляющей.
   В конструкции такого профилегиба только верхний валик может перемещаться, а ролик может быть гидравлическим или верхним ручным. Такое строение обеспечивает мастеру возможность выполнить точный расчет возможного радиуса для изгибания металлических деталей с минимальной погрешностью на присадку металла или незначительным градиентом при деформации профиля.
2. Оборудование с левым роликом способно выполнить те же функции, что и станки с верхним подвижным валиком.
   Но, вдобавок к этому, оно отлично подходит для завивки спиралей, что первый тип профилегибов выполнить не может. Можно подобрать модель, для контроля градиента изгибания.
3. Агрегаты с нижними роликами подходят для сгибания крупных профилей, благодаря равномерному распределению усилий гибки на два нижних вала и полностью гидравлическому механизму привода.
   Каждый ролик при этом имеет собственный контроллер месторасположения.
4. Профилегибы со всеми подвижными роликами отличаются наиболее сложным механизмом, что позволяет им аккумулировать достоинства всех типов такого оборудования.

На заметку! Такое оборудование отличается по размерам, маркировке, стоимости и весу. Но для бытового использования подойдет и самодельный профилегиб, изготовление которого обойдется мастеру в небольшие деньги.

Чертеж

Первоначальным заданием при изготовлении гибочного станка для профильной трубы своими силами является создание чертежа гибочного станка. Его составляют самостоятельно или находят в готовом виде в интернете.

На многочисленных форумах мастеров и умельцев, работающих с металлоконструкциями, можно найти видеоролики с подробным описанием устройства трубогибочного станка и инструкциями по его сборке.

Сборка

После подготовки чертежа для самодельного трубогиба, можно приступить к сборке несущей рамы. Если оборудование планируется использовать для профильной трубы своими руками, то от использования сварки при сборке рамы стоит отказаться.

Конструкция трубогиба.

Такой метод соединения деталей не максимальный уровень надежности. Лучше отдать предпочтение болтам, что позволит придать агрегату прочности и мобильности: при необходимости конструкцию можно будет разобрать.

Далее на трубогибочный агрегат монтируют рабочие валы: два немного выше столешницы рабочего стола, третий – над ними. Для фиксации подшипников применяются полумесяцы из 4-х миллиметрового металла.

После установки рабочих валов на раму, собирают механизм их вращения из трех звездочек и цепи: две из них монтируют на оба нижних вала, а третью ‒ ниже.

Важно! Обязательно стоит предусмотреть возможность смены положения нижней звездочки, что позволит без трудностей выполнять натяжку цепи на профилегибочном агрегате. Для легкого управления оборудованием, на одной из звездочек зафиксируйте прочную ручку.

Обязательно протестируйте станок для сгиба профиля после сборки, дабы исключить риск брака.

Как изготовить профилегиб своими руками?

Не каждый начинающий мастер способен приобрести для загиба металлический труб заводского типа, поскольку это довольно дорогое оборудование.

Чертеж гибочного станка.

В качестве альтернативы можно попытаться сделать ручной станок своими силами, следуя дальнейшей инструкции:

1. Разместите на прижимном валу шестерни, подшипники, кольца, соединенные с помощью шпонки.
   Выточите обоймы для подшипников и роликов по заранее подготовленному чертежу такого вала. Также для агрегата необходимо изготовить три вала, один из которых подвешивают на пружинах, а два иных устанавливают по бокам.
2. Просверлите в кольцах отверстия для создания пазов и нарезания резьбы, а после сделайте полку с помощью швеллера с заранее организованными отверстиями и нарезанной резьбой, требуемых при установке прижимного вала.
3. После выполнения подготовки конструкцию станка собирают с помощью сварочного аппарата и болтовых соединений.
   
   Сначала выполните монтаж каркаса, одновременно выполняющего функции ножек трубогиба.
4. Далее выполняется подвешивание полки на пружины с зафиксированным на ней прижимным валом, после чего следует установить боковые опорные валы на самодельный трубогиб.
   На один вал не забудьте прикрепить ручку.
5. В завершение на станок нужно установить домкрат, и он готов к работе.

Изготовление рычажного трубогиба

В бытовых условиях можно изготовить трубогиб рычажного типа для проката профтрубы, который без проблем справится с разнообразным радиусом изгиба изделия.

При этом стоит придерживаться следующих рекомендаций опытных специалистов:

• конструкцию, в основном, сооружают из металла, но для этой цели также можно применить дерево;
• прижимной и центральный ролики должны изготавливаться из металла, так как они составляют основу будущего станка;
• держателю придайте П-образную форму;
• при выборе величины станка учтите сечение труб, с которыми планируется работать: чем оно больше, тем более значительной должна быть нагрузка на изделия, а это значит, что и сам станок должен быть крупным;
• ось под центральный ролик нужно зафиксировать на основании максимально надежно, но без пережима, препятствующего вращению этого держателя;
• с иной стороны от ролика на держатель установите рычаг определенной длины: чем короче рычаг, тем сложнее будет выполнить операцию;

Заключение

При помощи качественного профилесгиба можно работать с металлическими трубами разного сечения. Такое оборудование можно приобрести в готовом виде или собрать его в бытовых условиях, следуя описанным выше инструкциям.

Как сделать трубогиб для профильной трубы своими руками

Гибка профильных труб — достаточно распространенная процедура, для выполнения которой используется специальное устройство — трубогиб.

Можно изготовить трубогиб для профильной трубы своими руками, а можно приобрести его на строительном рынке или в магазине.

Серийные устройства различаются по принципу действия, они могут иметь разные типы приводов, однако для работы на любом из таких приспособлений требуется определенный опыт. 

Ограничивает применение устройств, изготовленных в производственных условиях, и то, что стоят они недешево. Хорошим выходом во всех подобных ситуациях станет самостоятельное изготовление устройства, предназначенного для гибки профильных труб, для чего можно использовать подручные средства.

Необходимые элементы конструкции

Чтобы изготовить трубогиб своими руками, можно использовать чертежи различных конструкций. Их выбор определяется в основном тем, какими материалами вы располагаете. Чаще всего останавливают свой выбор на трубогибах фронтального типа, конструкция которых включает в себя:

• три ролика (вала), которые должны быть металлическими;
• приводную цепь;
• оси вращения;
• механизм, который будет приводить в движение все элементы приспособления;
• металлические профили, из которых будет изготовлена рама устройства.

Очень часто станок для гибки профильной трубы изготавливают с роликами, которые выполнены из древесины или полиуретана. Выбирая такие материалы, следует учитывать прочностные характеристики труб, которые будут подвергаться изгибу. Если пренебречь этим требованием, то рабочие элементы самодельного приспособления могут просто не выдержать нагрузки и разрушиться.

Чтобы разобраться в том, как согнуть профильную трубу на самодельном устройстве, важно понимать, по какой технологии происходит такой процесс. Как правило, в трубогибах используется принцип вальцовки или прокатки, который позволяет минимизировать риск излома и повреждения трубы.

Чтобы сделать загиб на профильной трубе при помощи такого приспособления, ее необходимо вставить между роликами трубогиба и повернуть ручку. Использование такого простейшего гибочного устройства позволяет получать на профильной трубе изгибы, полностью соответствующие заданным параметрам.

Чтобы сделать простой станок для выполнения гибки профильных труб, потребуются следующие конструктивные элементы:

• обычный домкрат;
• металлические профили и полка, необходимые для изготовления каркаса;
• пружины, отличающиеся высокой прочностью;
• валы в количестве 3-х штук;
• приводная цепь;
• ряд других конструктивных элементов.

При использовании такого устройства, процесс работы которого можно увидеть на одном из видео ниже, труба укладывается на два боковых ролика, а сверху на нее опускается третий, создавая требуемое усилие. Чтобы придать трубе необходимый изгиб, следует прокрутить ручку, приводящую в движение цепь и, соответственно, валы оборудования.

Процесс изготовления трубогиба

Чтобы сделать устройство для получения изгиба профильных труб, необходимо выполнить следующие процедуры.

• Подготовить надежный каркас, элементы которого соединяются при помощи сварки и болтовых соединений.
• По предварительно подготовленному чертежу установить ось вращения и сами валы, два из которых размещаются выше третьего. От расстояния, на котором располагаются оси таких валов, зависит радиус изгиба профильной трубы.
• Чтобы привести в действие такой гибочный механизм, используется цепная передача. Для комплектации такой передачи ее оснащают тремя шестернями, а саму цепь можно подобрать со старого автомобиля, мотоцикла или другого оборудования.
• Для приведения такого оборудования в действие необходима ручка, которая соединяется с одним из валов. Именно за счет такой ручки создается требуемое крутящее усилие.

Инструкция по изготовлению трубогиба

Самостоятельно изготовить трубогиб для профильной трубы совсем несложно, если придерживаться  следующей технологической последовательности.

• На прижимном валу размещают шестерни, подшипники и кольца, которые соединяют с ним при помощи шпонки. Сначала разрабатывается чертеж такого вала, обоймы для подшипников и роликов, затем эти детали вытачиваются, что лучше всего доверить квалифицированному токарю. Всего для данного устройства необходимо сделать три вала, один из которых подвешивается на пружинах, а два других располагаются по бокам.
• Затем в кольцах необходимо просверлить отверстия, которые необходимы для изготовления пазов и нарезания резьбы. 
• Теперь необходимо сделать полку, для чего используют швеллер, в котором также сверлят отверстия и нарезают резьбу, требуемые при монтаже прижимного вала.
• Всю конструкцию оборудования после выполнения подготовительных мероприятий необходимо собрать, для чего используют сварку и болтовые соединения. В первую очередь выполняют монтаж каркаса, который одновременно служит и ножками трубогиба.
• Следующим этапом является подвешивание полки с закрепленным на ней прижимным валом, для чего используются пружины. После этого на самодельный трубогиб необходимо установить боковые опорные валы, на один из которых крепится ручка.
• Последним штрихом является установка домкрата на трубогиб.

Некоторые тонкости выполнения монтажных работ:

• прижимной вал, зафиксированный при помощи шпонок, дополнительно прикручивается к полке;
• монтаж прижимного вала осуществляется по следующей схеме: вал устанавливается на полку, к которой предварительно приварены гайки для пружин, после выполнения монтажных работ полка переворачивается и подвешивается на пружины;
• натяжение цепей выполняется при помощи магнитного уголка, который используется в качестве держателя;
• при закручивании звездочек применяются шпонки, которые предварительно изготавливают из гровера;
• приводную ручку для гибочного станка делают с проворачивающейся трубкой;
• домкрат на такое самодельное устройство устанавливают на подвесную платформу, для чего используются болтовые соединения и сварка.

Изготовление гидравлического трубогиба

В интернете можно найти много фото и видео того, как самостоятельно сделать устройство для гибки профильных труб с гидравлическим приводом. Процесс изготовления такого трубогиба, оснащенного гидроцилиндром, нагнетательным устройством и упорами для труб, является достаточно трудоемким мероприятием.

На чертеже и в конструкции такого трубогиба можно выделить следующие элементы:

• домкрат гидравлического типа грузоподъемностью не менее 5 тонн;
• башмак;
• ролики в количестве 2–3 штук;
• мощный металлический швеллер;
• пластины из толстого металла и другие детали.

Чтобы выполнить требуемый изгиб профильной трубы при помощи гидравлического устройства, необходимо вставить ее в башмак и зафиксировать оба ее конца. После этого нужно задействовать домкрат, который своим поднимающимся штоком давит на ролик, воздействующий на трубу и изгибающий ее. После того как требуемый угол загиба получен, процесс можно остановить и извлечь трубу из трубогиба, провернув ручку домкрата несколько раз в обратном направлении.

Чтобы самостоятельно изготовить гидравлическое гибочное устройство для профильных труб, фото которого без проблем можно найти в интернете, необходимо выполнить следующие процедуры.

• По чертежу или фото изготавливают конструкцию для монтажа башмака и роликов, а также каркас оборудования.
• На нижнюю платформу крепят металлическую пластину, на которой будет установлен домкрат. После этого такое приспособление закрепляют болтами и устанавливают на него приводную ручку.
• Самое главное — найти подходящие вальцы для профильной трубы, которые должны плотно обхватывать своей рабочей частью. При желании, вальцы для профильной трубы, которые устанавливаются на швеллер на одной высоте, можно изготовить своими руками. Башмак устанавливают ниже вальцов, а их взаимное положение определяется требуемым радиусом изгиба.
• Для фиксации роликов и башмака используют болты, отверстия для которых выполняются по размерам, обозначенным в чертеже.

Методы гибки труб при помощи самодельного станка

Вопрос, как согнуть профильную трубу при помощи самодельного трубогиба, вряд ли поставит вас в тупик, если вы ознакомитесь с еще несколькими рекомендациями. На гидравлических станках можно с успехом выполнять гибку профильных труб из разных материалов, а также толстостенных изделий. Выполнять такую операцию можно как холодным, так и горячим методом, предполагающим предварительный нагрев участка трубы.

Таким образом, ручной гидравлический гибочный станок можно использовать для воздействия на трубу двумя способами:

• холодным;
• горячим.

Холодный — это наиболее простой способ гибки, который используется для труб, изготовленных из пластичных материалов. Тонкостью такого процесса является наполнение трубы перед гибкой песком, солью, маслом или холодной водой. Это позволяет получить более качественный изгиб без значительных деформаций трубы.

Если вас интересует вопрос, как правильно согнуть профильную трубу с толстыми стенками или изготовленную из материалов повышенной жесткости, то ответом на него станет использование горячего метода гибки.

Полезные советы

На вопрос о том, как согнуть профильную трубу максимально точно и без лишних трудозатрат, дадут ответы несколько полезных советов от квалифицированных специалистов.

• В ручных трубогибах для гибки профильных труб можно не использовать звездочки, а собрать  конструкцию на основе одного приводного ролика. Вместо прижимного винта в таких трубогибах нередко используется домкрат.
• Если вы выполняете гибку по шаблону, то чтобы труба не соскальзывала с него, в качестве упоров можно использовать металлические крючки.
• При необходимости выполнения гибки профильной трубы под большим радиусом, лучше всего использовать трубогиб с тремя роликами.
• Чтобы получить более универсальный гибочный станок, можно сделать его упорные ролики подвижными. Так вы сможете изменять радиус изгиба трубы.

Чтобы строго соблюсти размеры требуемого изгиба трубы, лучше всего выполнять такую операцию с использованием шаблона, который изготавливается из древесины. Даже простейший ручной трубогиб с использованием такого шаблона позволит получить изгиб профильной трубы с точным соблюдением заданных параметров. К слову сказать, такие шаблоны в основном и изготавливаются для реализации простейших ручных способов гибки.

В видео ниже мастер делится опытом по постройке трубогиба из подручных материалов.

Станок для гибки профильной трубы своими руками – как изготовить?

С помощью станка для гибки профильной трубы намного проще решить задачи, возникающие в ходе строительства.

Применение профильных труб актуально при возведении каркасных сооружений и конструкций в виде арки — теплиц, навесов, козырьков.

В промышленности для сгиба профиля используют специальное автоматическое оборудование.

В частном порядке можно изготовить станок для гибки профильной трубы своими руками. Понадобятся чертеж и инструменты.

Разновидности трубогибов

Опытные мастера знают, что работы с профильными трубами отличаются спецификой. Если нарезка профиля вручную не представляет труда, то его гибка без специального оборудования не только сложна, но и чревата деформацией материала.

Чтобы облегчить и сделать безопасным процесс обработки профильных труб, применяют трубогибы.

Эти приспособления удобны, так как позволяют согнуть профиль под необходимым углом без применения дополнительных деталей. Прочность и другие технические характеристики материала при этом остаются неизменными.

Эксплуатация трубогибов выгодна не только тем, что упрощает процесс обработки профиля, налицо и другие преимущества использования устройства:

• отпадает необходимость в сварке;
• различные конструкционные формы, сделанные из цельного металла, смотрятся более эстетично и могут применяться в качестве декоративных элементов;
• возможность получить максимальное соответствие заданных размеров;
• сохраняются технические свойства материала;
• отсутствие осложнений в виде заломов и сплющивания;
• минимум физических усилий.

Каждый уважающий себя мастер владеет собственным арсеналом необходимого оборудования — станки для гибки профиля в их числе.

Так как заводское оборудование стоит недешево, чаще всего трубогибы изготавливают своими руками.

Самодельные трубогибы обеспечивают все необходимые функции — быстрый результат при минимуме усилий.

Фото:

Но чтобы справиться с их изготовлением самостоятельно, нужно изучить чертеж и особенности конструкции, чтобы понять, каким образом осуществляется работа станка.

Известны такие виды профилегибов:

• ручной. Устройство, простое в эксплуатации, но требующее физических усилий. Чертеж приспособления не отличается сложностью и доступен для изготовления своими руками;
• гидравлический. Этот вид оборудования оснащен вальцами, с помощью которых можно сгибать трубы в любом направлении;
• электромеханический. Высокоточное оборудование для профессионального применения. Чертеж устройства достаточно сложный в изготовлении и требует от мастера специальных навыков и знаний.

Ручной трубогиб – как выполнить?

Для изготовления самого простого трубогиба используют бетонную плиту, в которой полукругом на расстоянии 5 см просверливают отверстия для металлических штырей.

Их расположение должно соответствовать радиусу изгиба профильной трубы. Для укрепления штырей используют бетонный раствор.

Эксплуатация такого трубогиба происходит в несколько последовательных этапов. Перед сгибанием профиль предварительно нагревают, чтобы ускорить процесс.

Между крайними штырями зажимают конец профильной трубы. Второй конец профиля изгибают, вытягивая трубу вокруг закрепленных штырей.

После этого загнутую трубу фиксируют — укладывают между штырями и приваривают к временной перемычке. Трубогиб данной конструкции подходит для однократного выполнения гибки профиля.

Чертеж изготовления трубогиба может быть и более сложным. Понадобятся три цилиндрических валика, диаметр которых соответствует диаметру изгибаемого профиля, цепь или ремень с осью вращения, приводной механизм и металлические прутья для основы станка.

Гибка профиля в самодельных устройствах и станках осуществляется по принципу вальцовки. Это самый надежный способ избежать нежелательной деформации труб или повреждений поверхности.

Видео:

Чтобы изогнуть трубу, ее с одной стороны зажимают между валиками и сгибают вращением ручки.

Сборка трубогиба происходит следующим образом:

• металлические прутья сваривают в каркас — основу для установки всех составляющих станка. Для придания прочности конструкции все ее элементы должны быть надежно закреплены либо сваркой, либо посредством болтов;
• монтируется ось вращения и два цилиндрических валика. Расстояние между валиками определяет радиус возможного изгиба профиля. Если предусмотреть возможность перемещения цилиндров, то угол изгиба труб можно будет изменять в зависимости от необходимости. Для этого устройство оснащают дополнительными стопперами;
• монтаж третьего валика выполняется по центру над двумя предыдущими;
• механизм приводится в действие посредством вращения валиков. Чтобы синхронизировать движение всех элементов трубогибного станка, их соединяют цепью и оснащают шестеренками. Можно использовать старую автомобильную цепь или приобрести новую;
• к верхнему валику прикрепляют ручку, с помощью которой будет осуществляться вращение вальцов.

Чертеж конструкции ручного станка-трубогиба можно легко найти в Сети или выполнить своими руками.

Особенности изготовления прокатного трубогиба

Чтобы самостоятельно изготовить станок для гибки профиля, понадобятся: металлические прутья и полка — для основы, несколько прочных пружин, три вальца, цепь и домкрат.

Принцип работы такого станка схож с обычным ручным. Гибка представляет собой деформацию профильной трубы в каком-либо конкретном месте.

Для этого трубу укладывают на нижние вальцы, а сверху опускают еще один, обеспечивая надежную фиксацию профиля.

Затем производят вращение ручки. Крутящее усилие приводит в действие вальцы, которые сгибают трубу.

При использовании домкрата необходимый уровень давления на трубу обеспечивается без применения третьего вальца.

Применение домкрата позволяет в несколько раз увеличить габаритный предел обрабатываемого материала.

Эффект работы прокатного станка заключается в постепенно усиливающемся давлении на профиль, в результате которого достигается необходимая деформация трубы.

Движущимися элементами конструкции являются центральные горизонтальные вальцы, а функцию деформатора выполняет третий вал, закрепленный отдельно.

Прежде чем приступить к процессу изготовления прокатного трубогиба, необходимо позаботиться о выточке роликов — эту задачу поручают токарю.

Видео:

Крайне важно, чтобы размеры всех деталей — шестерней, подшипников и колец – соответствовали параметрам роликов и цепной обоймы.

Затем наступает этап подготовительных работ: нужно просверлить отверстия и нарезать резьбу в металлической основе станка — для монтажа прижимного вала.

Сборка конструкции предусматривает установку ножек каркаса, полки с прижимным валом, который размещают на пружинах, монтаж боковых валиков и соединение их посредством цепи. В последнюю очередь устанавливают и фиксируют ручку вращения, а также домкрат.

Как сделать гидравлический трубогиб?

Трубогибные станки гидравлического типа отличаются высокими показателями производительности, но довольно сложны в изготовлении своими руками.

В оснащение гидравлического станка для гибки профиля входят гидроцилиндр, планки, нагнетательное оборудование и трубные упоры.

Важной составляющей устройства является гидравлический домкрат, посредством которого производится гибка профильной трубы.

Функциональность станка с гидравлическим приводом обеспечивается следующим образом:

• профиль устанавливают в башмак и закрепляют;
• медленно вращая ручкой, подключают домкрат;
• под воздействием усилия, вырабатываемого домкратом, профиль деформируется, образуя полукруг с необходимым радиусом.

Характерно, что используя воздействие домкрата, контролировать процесс не представляет труда. Главное, заранее подготовить все элементы конструкции в соответствии с требованиями чертежа.

Видео:

Специализированное оборудование — это удобная возможность облегчить строительно-ремонтный процесс и снизить физические затраты.

Для мастеров, которые не боятся сделать оборудование самостоятельно, — это оптимальный способ смоделировать устройство, функции которого отвечают необходимым требованиям, при минимальном уровне материальных затрат.

технологий и устройств для гибки. Особенности и способы гибки профильных труб по радиусу своими руками Как согнуть профильную трубу в домашних условиях

При строительстве малых архитектурных форм, изготовлении навесов, навесов, установке систем отопления (водоснабжения) домашние мастера сталкиваются с необходимостью гнуть профтрубу.

При массовом производстве металлоконструкций, особенно в специализированных цехах, применяются промышленные трубогибы.

Такие устройства позволяют быстро и без дефектов гнуть профтрубу размером от 20 до 40 мм.Однако приобретать трубогибочное оборудование в разовое использование невыгодно, в некоторых случаях дешевле съездить в мастерскую и оплатить работы по формированию профиля. Если такой вариант вас не устраивает, рассмотрите способы, как согнуть профильную трубку в домашних условиях.

Особенности формовки труб квадратного (прямоугольного) сечения

В отличие от круглой трубы, в которой натяжение материала относительно равномерно, профиль имеет углы 90 °. Внутренняя часть профиля не может прогнуться без деформации боковых стенок.В результате на внутреннем радиусе образуются складки, а снаружи возможны разрывы.

Не вдаваясь в технологию, как согнуть трубу без трубогиба, многие самодельные мастера портят заготовки, либо нарушают прочностную структуру материала.

Основное правило – избегать критических изгибов или принудительной (запрограммированной) деформации материала.

В промышленных трубогибах для равномерного распределения нагрузки на внутренней стороне радиуса формируется штамп.Для этого на роликах или на оправке (в зависимости от конструкции трубогиба) предусмотрен специальный отбойник.

Весь «лишний» металл загибается внутрь без образования складок. В результате нагрузка распределяется равномерно, и гнуть квадратную трубу можно по довольно небольшому радиусу.

Правильно гнуть профильные трубы без дополнительных затрат

Существует множество способов согнуть профильную трубу в домашних условиях без использования промышленного трубогиба.

Секторная сварка

Этот метод доступен со сварочным аппаратом.Также понадобится болгарка, но можно обойтись и ножовкой по металлу. Суть метода заключается в выполнении равномерно распределенных секторных надрезов по внутренней стороне.

Количество материала уменьшается, и вам не нужно беспокоиться об образовании складок и трещин в металле. После вырезания секторов профиль легко принимает заданную форму, а полученные пропилы свариваются любым возможным способом.

Способ трудоемкий, но вы можете гнуть трубу до любого радиуса, в том числе с переменным значением.Если вы опытный сварщик, герметичность и прочностные характеристики заготовки не ухудшатся.

Практически всем дачникам и владельцам частных домов приходится сталкиваться с вопросом, как согнуть профильную трубу в домашних условиях. Дуги из профильной трубы используются при строительстве теплиц, беседок, навесов и арочных навесов. Покупать или делать их своими руками экономически невыгодно. Они нужны для массового производства, а не для разового производства.Рассмотрим, какие существуют способы придания изгиба профильным трубам необходимого радиуса.

Суть этого процесса в том, что одна сторона трубы подвергается растяжению, а внутренняя усадка. К заготовке прилагается давление, которое может сопровождаться нагревом, чтобы металл стал более пластичным.

Гибка профильной трубы по радиусу своими руками связана со следующими трудностями:

• смещение продольных осей и плоскостей детали, приводящее к перекосу;
• разрыв и появление трещин на внешней части заготовки под действием разрушающего усилия;
• неравномерное сжатие внутренней части, приводящее к эффекту гофрирования;
• Изменение диаметра или формы заготовки.

Чтобы знать, как правильно придать стальным трубам форму арки, необходимо учитывать ряд факторов.

Влияние материала на выбор способа гибки

Трубы профильные изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТ 54157-2010 и обладают определенными свойствами.

Гнуть профильные трубы необходимо с учетом следующих параметров:

1. Минимальный радиус изгиба облицовочного материала, который планируется укладывать на арки.У сотового поликарбоната эти показатели зависят от толщины и структуры.
2. Размер профиля и толщина стенки. Изделия с высотой стенок до 10 мм разрешается сгибать с применением силы мышц. Профили от 20х40 мм и более нужно гнуть комплексно, давлением и нагревом или на станке.
3. Эластичность (пластический момент сопротивления). Его необходимо вложить в предварительные расчеты, придав заготовке меньший радиус изгиба.

На основании анализа этих данных производится выбор метода выполнения задачи.

Методы гибки и устройства для гибки

Используя доступные инструменты и бытовые инструменты, вы можете изготовить гибочное устройство без дополнительных затрат.

Что касается профессиональных устройств, то их стоимость может в несколько раз превышать цену материала для изготовления арок.

Рассмотрим способы, которыми можно сделать идеально изогнутые прямоугольные арки.

Холодный

Холодную прокатку сгибают без нагрева, если мышечная сила мастера достаточна для этой процедуры.Как правило, это трубы квадратного сечения сечением 10 × 10 мм и прямоугольные трубы 10 × 20 мм.

Если стенки заготовок толстые, то заполнение внутренней полости с сопротивлением не проводят. Рассмотрим основные варианты создания арок из металлических заготовок.

Рычаг с насадкой

Сначала изготавливается деталь определенной длины полукруга, соответствующей заданным параметрам. Делают его из ДСП, фанеры, гипсокартона или досок.

После этого необходимо:

• надежно закрепите тиски на тяжелом и устойчивом столе. В тисках надежно фиксируется участок трубы с размером больше, чем у заготовки;
• гнуть в несколько этапов, вставив профиль в отверстие сегмента, зажатого в тисках, и приложив к нему усилие.

На сгибаемый фрагмент помещается рычаг достаточной длины, чтобы создать необходимое давление для деформации металла.В процессе работы кривизну контролируют штучно.

На оправке

Оправка изготавливается на прочном основании, представляющем собой бетонную или асфальтовую площадку, большой верстак. По сути, это особый шаблон, по контурам которого будет гнуться профильная труба.

С учетом степени упругости металла мастеру нужно придать оправке меньший радиус.

Процедура проводится в следующей последовательности:

• деталь надежно закреплена на основании;
• конец заготовки прикручивается к одному из ее краев проволокой или зажимами;
• профиль изгибается до желаемой формы.

Шаблон можно заменить арматурой, вбитой в землю. По мере деформации труба последовательно приваривается к шпилькам. После окончания работы арка отрезается от стопоров.

Использование внутренних средств противодействия (песок, вода)

Этот способ применяется, когда параметры профиля меньше: высота 10 мм, ширина 20 мм, толщина стенки 1 мм. Трубы, наполненные плотным веществом, лучше сохраняют форму даже при сильном давлении на небольшой участок изделия.

Использование песка и воды гарантирует качественный результат без отходов. И этот фактор немаловажен, учитывая стоимость стального проката.

Наполнитель должен заполнять полость фасонной трубы по всему объему. С жидкостью этого добиться намного проще. Песок утрамбовывается вибрацией и проливается водой. Отверстия с двух сторон завариваются или плотно забиваются деревянными заглушками. Если используется обогрев, важно оставить одну из сторон незаполненной для выхода газов.

Станки для резки и сварки (секторная сварка)

Станок для резки и сварки не требует значительных усилий. Мастеру нужно быть готовым к тому, что это мероприятие затянется надолго. Преимущество этой технологии в том, что отсутствует вероятность повреждения профиля, его форму можно корректировать на протяжении всего процесса гибки.

Работа выполняется в следующей последовательности:

1. Схема составлена.На нем показано расстояние между надрезами и их конфигурация.
2. На профиль нанесена разметка. По ней болгаркой делаются треугольные надрезы. Отрезанные фрагменты удаляются.
3. Выполняется гибка заготовки. Если металл эластичный и разгибается после сжатия, то стыки сразу фиксируются точечной сваркой.
4. Зазоры, оставшиеся после сжатия, завариваются или заделываются. После того, как металл остынет, швы шлифуются и закрашиваются.
5. Края арки практически не видны. При укладке поликарбоната небольшие перепады компенсируются толстым уплотнением.

Горячий

Подогрев проводят в тех случаях, когда профильная труба имеет большое сечение или тонкие стенки. То есть гнуть вручную либо невозможно, либо это чревато повреждением или поломкой заготовки. Остановимся на технологиях термической гибки стального проката.

Использование пружины и паяльной лампы

Пружина нужна для предотвращения продавливания стенок профиля при изгибе.К тому же эластичная вставка придаст готовому изделию аккуратную и ровную форму. Он должен быть достаточно прочным, чтобы поглощать и выдерживать давление, оказываемое на профиль.

Секция жестко закрепляется одним концом в земле или в тисках. Перед тем как сложить кусок, он нагревается, пока металл не станет красным.

Охлаждать искривленное место можно только теплым моторным маслом – утюг трескается и становится хрупким от воды.

Использование пружины и паяльной лампы избавляет рабочего от ненужных усилий.

Горячая штамповка

Профилку можно придать нужную форму без предварительного внутреннего заполнения … При нагревании сталь становится настолько мягкой и пластичной, что ее можно гнуть вручную, без использования рычагов и сложных приспособлений.

Для этого делается выпуклый полукруглый упор. Он должен быть из материала, устойчивого к высоким температурам … Для этого лучше всего подходят автомобильный диск или шамотный кирпич, покрытый глиной. Деталь прикладывается к шаблону у нагретого места.После этого она сгибается одним медленным и точным движением. Через несколько минут можно продолжить процедуру.

Придание профильным трубам формы арки – сложный процесс, требующий навыков обращения с бытовыми инструментами и металлом.

При изготовлении арок следует придерживаться следующих правил:

• Работать с короткими заготовками проще и удобнее. Перед гибкой желательно разрезать детали на отрезки длиной 1,5-2 метра. Последующая сварка не ослабит прочности готовой арки.
• Нагрев металла следует проводить медленно, чтобы предотвратить неравномерный нагрев и деформацию. Образовавшуюся окалину необходимо немедленно счистить, так как она вызывает коррозию.
• Стальной прокат нельзя подвергать воздействию температур выше + 800 ºС. Этот эффект приводит к разрушению кристаллической решетки металла. Профиль становится мягким или ломким.
• Все действия по изгибу следует выполнять медленно, постепенно увеличивая нагрузку.

Сколько стоит гнуть профиль для теплицы

Стоимость услуг определяется статусом цеха, географическим положением и используемым оборудованием.

Средняя цена гибки стального профилированного проката (в рублях за погонный метр):

1. 10 × 10 – 80;
2. 20 × 20 – 100;
3. 25 × 25 – 110;
4. 30 × 30 – 120;
5. 20 × 40 – 125;
6. 20 × 45 – 130;
7. 40 × 40 – 140;
8. 50 × 50 – 150;
9. 60 × 40 – 160;
10. 50 × 50 – 180;
11. 80 × 40 – 240;
12. 80 × 80 – 360;
13. 100 × 100 – 480.

Стоимость может отличаться в зависимости от рынка спроса и предложения.

Устройства специальные для гибки

Чтобы добиться высокого качества готовой продукции, вы можете воспользоваться преимуществами.

Трубогиб

Трубогибы состоят из станины, нескольких роликов, упоров и привода. Управление устройством осуществляется вручную, с помощью электродвигателя и гидроцилиндров. В частном строительстве используются профильные трубы с высотой стенки до 20 мм. С их гибкой отлично справится ручной трубогиб.

Проводник

Инструмент предназначен для точного изготовления и соединения стыков профилей при резке болгаркой и соединения арок с вертикальными, поперечными и наклонными стойками.

Благодаря использованию кондуктора достигается максимально точное соединение деталей под прямым углом и аккуратный шов между ними.

Гибочная пластина

Это приспособление представляет собой съемную конструкцию, устанавливаемую на верстаке или полу мастерской.

Для крепления используются закладные детали или анкерные болты. Кривизна опорной плиты регулируется болтами.

После окончания гибки оборудование снимается, а закладные детали закрываются заглушками.

Изготовление гибочного станка своими руками

О том, как самостоятельно собрать ручной трубогиб, мы уже

Профильные трубы незаменимы при сборке каркасов строительных конструкций … Теплицы, различные теплицы, беседки и другие объекты возводятся с их помощью быстро и качественно. Однако все не так просто.

Чтобы согнуть такую ​​трубу, придется использовать дорогостоящее специальное оборудование, что не всегда приемлемо для домашнего мастера.Поговорим о том, как согнуть профильную трубу в домашних условиях.

Считается, что профильная труба имеет сечение, отличное от круглого. Он может быть прямоугольным, овальным, шестиугольным или квадратным. Труба имеет повышенную прочность, потому что ее края берут на себя роль ребер жесткости.

Профильные изделия выдерживают значительные изгибающие нагрузки, благодаря чему они являются хорошим выбором для строительства металлического каркаса зданий различного назначения.

Сырьем для производства фасонных труб чаще всего становится высоколегированная или низколегированная сталь.В зависимости от способа изготовления различают трубы электросварные, холоднокатаные и горячекатаные, бесшовные.

Изделия различаются толщиной стенки и высотой профиля. Из этих труб можно делать различные детали в виде рам, лестниц и перил. Чаще всего профильная труба используется в строительстве для возведения арочных конструкций и как замена железной балке при возведении каркасов.

Навыки гибки профильной трубы пригодятся домашним мастерам, желающим самостоятельно обустроить дачный участок:

Галерея изображений

Простейшие инструменты для холодной гибки

Рассмотрим, как самостоятельно сделать два очень простых приспособления, которые вам помогут гнуть профильную трубу.

Держатель профиля

Основой для устройства станет верстак. Важно, чтобы не только рабочая зона, но и пространство вокруг нее было свободным. Чтобы закрепить оправку, вам придется проделать несколько близко расположенных отверстий на одном крае столешницы верстака.

Собственно оправка или шаблон изготавливается из фанеры. Однако этот вариант приемлем только в том случае, если ожидается выполнение нескольких частей.

Самая простая трубная оправка изготавливается из толстой фанеры или доски.Этого шаблона хватит на несколько изгибов.

Если вам нужно согнуть большое количество труб по этому шаблону, оправку лучше всего сделать из стального уголка. В некоторых случаях профильное изделие нужно сгибать под разными углами.

Для такой работы вам понадобится сразу несколько шаблонов, которые следует подготовить заранее. Перед началом работ оправку прочно прикрепляют к основанию с помощью хомутов.

Сгибаемая труба надежно прикреплена к ее краю. Затем выполняется гибка.Операция проводится плавно, без резких рывков. Сила, приложенная к трубе, должна постепенно увеличиваться. В процессе гибки деталь принимает форму оправки. Это потребует значительных усилий.

Гибочная пластина Advanced

Это удобное многофункциональное устройство, позволяющее выполнять качественную гибку профиля своими руками. Устройство представляет собой прочную металлическую опорную плиту, установленную на постаменте. Последний крепится к полу мастерской с помощью крепежных болтов.

Набор стальных оправок на разные радиусы

Заготовки одноразовые из фанеры

Оправка для узкопрофильной трубы

В качестве альтернативы можно рассмотреть подобное приспособление, прикрепленное к верстаку. После работы гибочную пластину можно легко разобрать и снять, а также использовать в качестве подставки для других слесарных операций.

Для изготовления такого устройства понадобится толстая металлическая пластина. Он приварен к телескопической опоре. Для упоров для гибки на опорной плите проделываются два отверстия.

В них помещаются болты. На них надеваются и закрепляются насадки различного радиуса, что позволяет гнуть трубы по мере необходимости. Прижимная пластина вырезана из толстого стального листа.

Желательно оборудовать гибочную пластину прижимной пластиной из прочного металла. Это позволит сохранить ровность профильной детали в процессе гибки.

Его использование обязательно, чтобы не нарушалась соосность гнутой части, так как изгиб профильной трубы без трубогиба может случайно деформировать ее в двух разных направлениях.Пластина закреплена поверх насадок на стопорных болтах.

Самый простой способ согнуть профильную трубу:

Способов гибки профилированных труб вручную довольно много. И у всех у них есть общий недостаток: чтобы их согнуть, нужно приложить немало усилий. Физически неподготовленный мастер может не справиться с такой работой. Гибка деталей с помощью специализированных приспособлений намного проще, точнее и не требует больших физических усилий.

Проблема в том, что стоимость такого оборудования довольно высока.Поэтому покупать устройство только для выполнения разовых работ однозначно невыгодно. Лучший способ – аренда специализированного оборудования, что позволит за небольшую плату получить профильные изделия, гнутые точно по шаблону.

В процессе работы (обычно совершенно неожиданно) может возникнуть вопрос – как согнуть профильную трубу в домашних условиях? На сегодняшний день существует несколько достаточно эффективных методик, и при наличии определенного навыка можно справиться с поставленной задачей, не отправляясь на мастер-класс к профессионалам.

Метод 1. Использование трубогибов

Когда мы говорим о гибке профильных труб, мы чаще всего подразумеваем образование дуги определенного радиуса из заготовки. Чем больше этот радиус, тем легче будет наша задача, так как в этом случае внутренняя полость будет подвергаться меньшим деформациям ().

Примечание! Гнуть круглые и профильные трубы под прямым углом не получится: разрыв практически гарантирован. Для этого обычно используют сварное соединение или специальные переходники, позволяющие соединить два отдельных сегмента.

Если необходимость в изготовлении дуг возникает достаточно регулярно, то стоит приобрести ручную или стационарную профилегибочную машину. Это устройство с несколькими роликами, которые воздействуют на заготовку, придавая ей желаемую форму.

Инструкция по работе на трубогибе довольно проста:

• Вставляем деталь нужного размера в станок и зажимаем в застежках.
• Включаем электродвигатель или начинаем вращать ручку.
• Рабочие валки смещают ось трубы в направлении гибки, одновременно растягивая одну из стенок.
• Гибочный шаблон воздействует на противоположную стену, придавая заготовке желаемую форму.
• Для уменьшения деформации внутренней полости часто применяется гидравлическая стабилизация: края детали закрываются заглушками, а жидкость под низким давлением закачивается внутрь.

Для повышения эффективности всех операций стоит соблюдать следующие правила:

• Чем медленнее мы обрабатываем, тем меньше риск поломки или неконтролируемой деформации деталей.
• При работе следует учитывать ограничения по толщине стенки и поперечному сечению трубы, соответствующие вашей модели машины.
• Толстые трубы лучше гнуть в заводских условиях после предварительного нагрева: из-за повышения пластичности металла повышается качество обработки.

Цена на такую ​​бытовую технику начинается примерно от 100 долларов. Поэтому вы можете арендовать машину на несколько дней для обработки небольшого количества деталей или воспользоваться услугами мастерской.

Народные средства

Метод 2. Резка и сварка

Однако трубогиб не всегда под рукой. Именно поэтому любому мастеру стоит заранее изучить, как согнуть профильную трубу в домашних условиях с помощью более обычных инструментов.

Если целостность внутренней полости для нас не критична, можно воспользоваться угловой шлифовальной машиной и сварочным аппаратом:

• Наносим на деталь разметку, выделяя участок, по которому будет проходить линия сгиба.
• Изнутри при помощи болгарки с отрезным диском делаем несколько надрезов не менее 3/4 сечения.
• Захватывая концы детали, формируем загиб.

Совет! при необходимости вырежьте излишки металла той же болгаркой.

• Закрепляем заготовку в шаблоне и свариваем края пропилов.
• После остывания металла меняем шлифовальный диск на шлифовальный и шлифуем обработанную поверхность.

Метод 3. Внутренняя пружина

Если сохранение целостности стен важно, то для выполнения поставленной перед нами задачи необходимо своими руками изготовить специальную пружину:

• Берем стальную проволоку диаметром до 4 мм … Чем толще стенка трубы, тем прочнее должна быть проволока.
• С помощью цельной стальной заготовки наматываем квадратную пружину … Размер стороны квадрата подбираем таким образом, чтобы получившаяся конструкция легко проходила во внутреннюю полость трубы.
• Вставляем пружину в область изгиба, после чего прогреваем деталь паяльной лампой.
• При помощи шаблона или круглой заготовки подходящего диаметра формируем дугу … В этом случае пружина внутри предохранит деталь от перегиба и сохранит ее профиль.

Методика довольно трудоемкая, так как изготовление пружины требует много времени и сил. С другой стороны, эластичную вставку можно использовать много раз, так что описанный метод вполне подходит для масштабных работ.

Метод 4. Заполнение песком или водой

Если под рукой нет подходящей стальной проволоки, а необходимость сделать дугу из трубчатой ​​заготовки стоит достаточно остро, следует воспользоваться одним из методов, предполагающим внутреннее заполнение.

В качестве наполнителя можно использовать жидкость:

• Перед тем, как гнуть тонкостенную медную профильную трубу (иногда их используют в системах отопления), заполните ее полость водой, герметично закрывая оба конца.
• После заливки вынимаем продукт на холод или помещаем в морозилку … Ждем, пока вода полностью не замерзнет.
• При помощи заготовки или шаблона сгибаем трубу, затем снимаем заглушки и сливаем воду.

В теплое время года, а также при обработке толстостенных заготовок заменяем воду песком:

• Просеиваем материал, удаляя все примеси, а затем осторожно прокаливаем на огне.
• Забиваем один край заготовки деревянной пробкой.
• Насыпаем в полость сухой песок, тщательно уплотняя его, постукивая по земле или верстаку.
• На другой конец детали устанавливаем заглушку и загибаем. Если никуда не торопиться, то песок, поддерживая внутреннее давление, не даст образоваться внутренней трещине.

Выход

Если вы хоть периодически работаете с металлом, то нужно знать, как гнуть профильную трубу без трубогиба.Конечно, все описанные методы не могут полностью заменить качественное профессиональное оборудование, но в критической ситуации способны прийти на помощь, позволяя решить проблему в кратчайшие сроки ().

Профильные типы труб с поперечным сечением квадратной или прямоугольной формы позволяют возводить самые разные конструкции, выдерживающие повышенные нагрузки. При возведении частной постройки необходимо иметь навыки и знания, как согнуть профильную трубу в домашних условиях своими руками, чтобы не повредить ее целостность.

Основные характеристики профильных труб

Главной особенностью профильных труб по сравнению со стандартными изделиями является их поперечное сечение. Именно эта разница не во всех случаях позволяет использовать стандартные методы гибки для создания необходимого радиуса кривизны.

Кроме того, промышленные предприятия производят фасонные трубные изделия из различных материалов, в том числе из меди, алюминия, латуни и др. Это приводит к необходимости использования различных технологий для гибки профильной трубы в конечном итоге.

В процессе выполнения механических воздействий с целью получения гнутого изделия труба может получить дефекты, и тогда в процессе эксплуатации целостность конструкции со временем разрушится. По этой причине рекомендуется изучить возможность растяжения перед сгибанием трубы.

Для достижения желаемого радиуса изгиба при самостоятельном выполнении работы следует выполнять ее плавно и медленно, контролируя прилагаемое усилие. Это значительно снизит вероятность повреждения и получит изделие нужной формы.

На выбор варианта, как согнуть квадратную трубу в домашних условиях, влияет толщина стенки трубных изделий. При четком представлении, каким должен быть конечный результат, и правильном подходе к определению способа изгиба, возведенная конструкция будет отличаться прочностью, надежностью, эстетичным видом и долговечностью.

Следует знать, что при тепловом воздействии на профильные изделия происходят изменения внутренней структуры металла, из которого они изготовлены.В итоге прочность и надежность конструкции может оказаться под большим вопросом. К тому же неоднократные попытки согнуть профильную трубу своими руками приведут к ее разрушению.

Использование трубогиба

Гнуть профильную трубу без трубогиба или других подобных приспособлений в домашних условиях будет непросто, особенно при большой толщине стенок металлических изделий (читай: «»). Если планируется разовая работа, то приобретать трубогиб нет смысла.Спецтехнику в этом случае лучше брать в аренду, обратившись в компании, которые предоставляют такие услуги.

Если вам приходится гнуть профильную трубу своими руками, наиболее целесообразно и разумно использовать трубогиб со специальным приводным колесом. Он, двигаясь по одному из краев, позволяет согнуть профильное изделие так, как это необходимо домашнему мастеру в том или ином случае.

Трубогибов произведено:

• с ручным управлением;
• с электроприводом.

При гибке профилей вручную колесо приспособления приводится в движение с помощью специальной ручки. Применять данный способ следует в том случае, когда сечение трубы имеет небольшую площадь, а будущая конструкция не должна получиться громоздкой и ее форму можно изменить своими руками.

При большом объеме работ и одинаковом размере труб вам понадобится трубогиб для профильной трубы, оснащенный электроприводом, который приводится в движение простым нажатием кнопки.Принцип работы этого устройства аналогичный – колесо движется по краю трубы, но результат более эстетичный и менее трудоемкий.

Другие способы гибки труб своими руками

Есть несколько вариантов изготовления изгиба профильной трубы в домашних условиях без специальных станков.

Существует несколько требований к гибке металлических изделий по радиусу. Толщина их стенок должна превышать 2 сантиметра, иначе изгиб может нарушить целостность трубы.При высоте профиля (обозначается буквой Z) более 2 сантиметров труба, изогнутая на отрезке 3,5xZ, не разрушится и не станет менее надежной.

Важную роль играет температура, которую имеет изделие при гибке. Известно, что в нагретом состоянии трубе гораздо легче придать кривизну. При работе в домашних условиях необходимо соблюдать технику безопасности.

Для гибки труб с высотой профиля до 1 сантиметра нагревать изделия для придания им криволинейной формы не требуется.А вот трубные изделия с высотой профиля более 4 сантиметров нельзя гнуть своими руками без нагрева.

Использование болгарки при гибке фасонных труб

Для изготовления гнутой профильной трубы необходимого радиуса изгиба своими руками можно использовать болгарку.

Для этого:

1. В том месте, где вы планируете гнуть, нужно сделать несколько поперечных надрезов (как правило, их понадобится 3).
2. Затем следует согнуть профильную трубу своими руками.
3. В конце пропилы привариваются сварочным аппаратом.

Поскольку сечение профильных изделий имеет правильную форму, полученное изделие должно приобретать эстетичный вид при условии тщательной шлифовки свариваемых участков. При этом показатели прочности останутся прежними.

Гибка профильных изделий пружиной

Данный вариант отличается простотой исполнения, для чего потребуется выполнить следующий перечень работ:

1. Берут проволоку, желательно стальную, толщиной около 2 миллиметров, и делают из нее пружину.
2. Затем его вставляют в трубу.
3. Место будущей складки отапливается.
4. По окончании работы изделие загибают, соблюдая необходимый радиус.

Следует сразу следить за правильностью изгиба изделий из профильной трубы, так как нагретое изделие непродолжительное время сохраняет эластичность.

При изготовлении пружины нужно обращать внимание на такой важный момент: ее сегментов должно быть 1.На 5–2 миллиметра меньше параметров соответствующей стороны сечения, что профиль имеет металлическое изделие … Если вы будете следовать этому правилу, не возникнет проблем с тем, как вставить пружину в трубу.

Нанесение песка на изгиб трубы

Например, чтобы получить квадратную или прямоугольную гнутую трубу, используйте предварительно просеянный и хорошо просушенный песок. Вам также понадобятся деревянные клинья, которые имеют соразмерный срез изделия и которые можно вбивать в трубу.

Порядок выполнения действий выглядит так:

1. В трубку с одной стороны вбивается клин.
2. Внутрь трубы насыпается песок.
3. Со второй стороны вбивают клин, в результате получается своеобразная пробка.
4. Закрепив один конец, начинают гнуть трубу на необходимый радиус. При желании место будущей складки можно нагреть для облегчения процесса.

За счет засыпанного внутрь песка будет обеспечена прочность и целостность конструкции трубы. После успешного завершения работы его снимают, предварительно удалив деревянные клинья.

Гибка труб с водой

Согните профильную трубу самостоятельно в домашних условиях, также можно использовать воду. Такой вариант используется, когда трубные изделия изготавливаются из меди или другого цветного металла. Один конец изделия закрывается пробкой и наливается вода. Изделие следует разместить в месте, где вода будет замерзать. После этого его будет несложно согнуть самостоятельно. Чтобы проще было получить квадратную гнутую трубу, загибать ее нужно не посередине, а ближе к одному из концов.

Как согнуть профильную трубу в домашних условиях? Инструкция по созданию конуса

Наверняка многие строители задумывались над тем, как гнуть трубу в определенном месте, например, в ванной или туалете. Раньше этот процесс был очень сложным и требовал от мастера значительных сил. Ведь сделать так, чтобы профильная труба стояла под прямым углом, не так-то просто. Сегодня с этим проблем нет. Облегчить процесс установки помогут профессиональные инструменты, которые в больших количествах продаются в строительных магазинах.Но все-таки, как согнуть профильную трубу в домашних условиях? Данная статья посвящена этой статье.

Применение трубогибов

Процесс гибки труб сложно представить без специальных инструментов. Профиль Трубогиб – это спасение для многих строителей. Спектр работ, при которых используется это незаменимое устройство, очень велик. Его часто используют для монтажных работ в области связи, вентиляции, кондиционирования и водоснабжения. Очень часто при работе с сантехникой применяют профилегибы.Всем известно, что согнуть профильную трубу своими руками непросто. Добиться изгиба трубы без разрывов, повреждений и сплющивания до заданных размеров можно с помощью специального инструмента.

Преимущества использования криволинейного профиля

Одним из важных показателей эффективности строительных работ является срок их выполнения. Использование трубогиба позволяет сэкономить много драгоценного времени, а правильное использование инструмента приближает работу к более быстрому завершению.Сокращается время, затрачиваемое на изгибание труб, поскольку использование гнутой трубы заменяет ряд других манипуляций. В процессе работы можно смело отказаться от использования других инструментов – фурнитуры, загибов и сварки. Этот строительный инструмент экономит место, сводя к минимуму площадь технических коммуникаций. Кроме того, к ряду преимуществ можно отнести повышение качества строительства за счет уменьшения стыковочных элементов.

Типы и модели трубогибов

Помимо профильных трубогибов существуют и другие виды таких агрегатов.Чаще всего инструменты различают в зависимости от материала, с которым им придется работать. Есть гибочные машины для алюминиевых, медных, стальных и пластиковых труб.

Есть еще одна классификация инструментов – по типу привода они делятся на механические и гидравлические.

Первые используются для гибки труб небольшого размера, обычно речь идет о стали или титане. Существуют универсальные модели, которые подходят для часто встречающихся диаметров труб.Есть и такие, которые изготавливаются по особому размеру. Бывает, что место загиба профильной трубы необходимо, находится под недостижимым углом. В таких случаях используются ручные сборки, которые могут достигать угла даже 180 градусов.

Гидравлические модели более мощные, соответственно более простые в использовании. У них легкий вес, прочный и прочный корпус. Кроме того, этот инструмент работает с помпой, которая помогает быстрее гнуть трубы.

Гидравлические трубогибы бывают двух типов: ручные и стационарные.Модели отличаются друг от друга своим весом и диаметром трубы, с которой они могут работать.

Изготавливаем профилегибы

Как согнуть профильную трубу в домашних условиях? Для этого всегда можно купить готовый трубогиб электрический, механический или гидравлический. Но сделать конструкцию выгоднее. К тому же самодельный инструмент можно подогнать под нужный диаметр труб.

Роликогиб в домашних условиях проще всего сделать с ручным приводом. Основную часть конструкции здесь составляют роликовые механизмы.Они размещены в виде равностороннего треугольника. Лебедка с цепным приводом соединена с основанием механизма. Самый верхний ролик прикреплен к винтовой струбцине и прессу. Это нужно сделать так, чтобы детали могли вращаться.

Процесс гибки труб

Как в домашних условиях согнуть профильную трубу, скажет любой мастер, самостоятельно изготовивший такой инструмент.

Алгоритм действий:

• заготовка (труба) надевается на ролики в основании механизма и труба плотно прижимается;
• После поворота ручки лебедки нужно растянуть заготовку между двумя роликами;
• усилив давление, необходимо несколько раз затянуть прижимной винт;
• После этого нужно снова пропустить заготовку через ролики.

Подробная инструкция по изготовлению профильного станка

Чтобы изготовить такой инструмент, нужно разобраться в основных понятиях и терминах. Не каждый мастер знает, что в основу устройства входят так называемые «щеки». Это симметричные друг другу стороны стального листа, выполненные в форме трапеции. Чтобы «щеки» были надежно прикреплены, в нижней части основания электролобзиком проделайте две бороздки. С помощью сварки внизу стального листа закрепляется специальный уголок, который будет продолжением трапеции.В каждой «щеке» проделываются отверстия для крепления остальных деталей.

Рабочий узел будет работать так – вращает силовой винт, нажимая на профильную трубку, ручка ролика поворачивает винт и перемещается, тем самым сгибая весь ход. Корпус и самодельный силовой винт также можно изготовить самостоятельно.

Как согнуть профильную трубу в домашних условиях? Ответом на вопрос станет изучение приведенной выше инструкции и алгоритма создания специального агрегата – трубогиба. С помощью этого инструмента можно не только согнуть профильную трубу, но и сделать души, рамы и другие интересные вещи.

Круговая гибка угловых и трубных профилей

На главную / Круговая гибка угловых и трубных профилей

Эти профильные / угловые гибочные машины могут удовлетворить ваши производственные потребности при работе с квадратным, плоским и угловым железом.

опубликовано: 15 июля, 2019

Сверхпрочные профилегибочные / угловые станки PBH 160 от KAAST идеально подходят для гибки труб с квадратным сечением 4,75 дюйма. Эти машины мощностью 30 л.с. оснащены валами диаметром 6,3 дюйма, изготовленными из специально закаленной стали, двумя гидравлически регулируемыми нижними роликами, цифровым дисплеем для положения боковых роликов и гидравлическими двигателями, соединенными с планетарными передачами.

Угловые катки PBM 30 и PBM 50 от KAAST оснащены двухскоростным двигателем для двух немодульных нижних валков и регулируемым вручную верхним валком с миллиметровой шкалой. Основные различия между этими двумя машинами заключаются в размере двигателя (1 л.с. против 2 л.с.) и размере вала (1 дюйм против 2 дюймов), которые в конечном итоге определяют максимальный размер материала и минимальный радиус, который может изгибать каждая машина: PBM 30 вмещает 1,5-дюймовую квадратную трубу и PBM 50 вмещает 2 дюйма (первый вид)

Угловые катки PBM 30 и PBM 50 от KAAST оснащены двухскоростным двигателем для двух немодульных нижних валков и регулируемым вручную верхним валком с миллиметровой шкалой.Основные различия между этими двумя машинами заключаются в размере двигателя (1 л.с. против 2 л.с.) и размере вала (1 дюйм против 2 дюймов), которые в конечном итоге определяют максимальный размер материала и минимальный радиус, который может изгибаться каждая машина: PBM 30 вмещает 1,5-дюймовую квадратную трубу и PBM 50 вмещает 2 дюйма (второй вид)

Гидравлические прокатные станки PBH 50, 65 и 80 от KAAST оснащены тремя приводными валками, двумя гидравлически регулируемыми нижними валками, цифровым дисплеем двух осей и механическими направляющими роликами, регулируемыми по трем осям.Опции включают плавно регулируемую скорость гибки, воздушное воздушное охлаждение, гидравлические направляющие ролики и специальные матрицы. С помощью этих инструментов можно сгибать квадратную трубу 2 дюйма до минимального диаметра 63 дюйма (PBH 50), квадратную трубу 1,75 дюйма до 24 дюймов (PBH 65) и 2,75 дюйма квадратную трубу до 51 дюйма (PBH 80). (первый вид)

Гидравлические прокатные станки PBH 50, 65 и 80 от KAAST оснащены тремя приводными валками, двумя гидравлически регулируемыми нижними валками, цифровым дисплеем двух осей и механическими направляющими роликами, регулируемыми по трем осям.Опции включают плавно регулируемую скорость гибки, воздушное воздушное охлаждение, гидравлические направляющие ролики и специальные матрицы. С помощью этих инструментов можно сгибать квадратную трубу 2 дюйма до минимального диаметра 63 дюйма (PBH 50), квадратную трубу 1,75 дюйма до 24 дюймов (PBH 65) и 2,75 дюйма квадратную трубу до 51 дюйма (PBH 80). (второй вид)

Гидравлические прокатные станки PBH 50, 65 и 80 от KAAST оснащены тремя приводными валками, двумя гидравлически регулируемыми нижними валками, цифровым дисплеем двух осей и механическими направляющими роликами, регулируемыми по трем осям.Опции включают плавно регулируемую скорость гибки, воздушное воздушное охлаждение, гидравлические направляющие ролики и специальные матрицы. С помощью этих инструментов можно сгибать квадратную трубу 2 дюйма до минимального диаметра 63 дюйма (PBH 50), квадратную трубу 1,75 дюйма до 24 дюймов (PBH 65) и 2,75 дюйма квадратную трубу до 51 дюйма (PBH 80). (третий вид)

Для круговой гибки металлических профилей, в том числе уголков и труб, угловые ролики серии PBM и PBH от KAAST Machine Tools, Inc. (Алдан, Пенсильвания) имеют возможность работы в вертикальном и горизонтальном направлениях и включают стандартный набор модульных штампов, подходящих для гибки квадратных, плоские и угловые.Также доступны специальные штампы для закругленных или других уникальных профилей. Угловые ролики PBM оснащены двухскоростным двигателем для двух немодульных нижних роликов и регулируемым вручную верхним роликом с миллиметровой шкалой. Дополнительное УЦИ помогает с повторяемостью. Доступные модели включают PBM 30 и PBM 50. Основные различия между этими двумя машинами заключаются в размере двигателя (1 л.с. против 2 л.с.) и размере вала (1 дюйм против 2 дюймов), которые в конечном итоге определяют максимальный размер материала и минимальный радиус изгиба каждой машины: PBM 30 вмещает 1 шт.5-дюймовая квадратная трубка и PBM 50 с возможностью установки 2-дюймовой

Разница между машинами PBM и PBH заключается в том, как верхний валок PBH перемещается гидравлически, в отличие от PBM, который перемещается вручную. Гидравлические прокатные станки PBH доступны с комбинациями размера вала / л.с. 2 дюйма / 1,5 л.с. (PBH 50), 2,4 дюйма / 4 л.с. (PBH 65), 3,1 дюйма / 5 л.с. (PBH 80), 3,9 дюйма / 10 л.с. (PBG 100) или 4,75 дюйма / 20 л.с. (PBH 120). Машины PBH 50, 65 и 80 оснащены тремя ведущими роликами, а также двумя нижними роликами с гидравлической регулировкой.В эти модели также входит цифровой дисплей с двумя осями и механические направляющие ролики, регулируемые по трем осям. Опции для PBH 50, 65 или 80 включают плавно регулируемую скорость гибки, воздушное / воздушное охлаждение, гидравлические направляющие ролики и специальные матрицы. С помощью этих инструментов можно сгибать квадратную трубу 2 дюйма до минимального диаметра 63 дюйма (PBH 50), квадратную трубу 1,75 дюйма до 24 дюймов (PBH 65) и 2,75 дюйма квадратную трубу до 51 дюйма (PBH 80).

Кольцевые и профильные станки большего размера, PBH 100 и 120, имеют две скорости гибки, согласованные с механически (PBH 100) или гидравлически (PBH 120) регулируемыми направляющими роликами по трем осям.Эти профилегибочные машины подходят для квадратной трубы 3 дюйма (PBH 100) и 3,5 дюйма (PBH 120) и сгибают ее с минимальным радиусом 60 дюймов / 71 дюйм. Популярным дополнением является полуавтоматический элемент управления NC EasyView. Это позволяет записывать все движения, процессы и команды оператора в режиме «обучения», а затем вызывать и воспроизводить их в любое время. Можно сохранить до 48 планов гибки с максимальным количеством шагов 1000 каждый. Что еще более важно, данные можно редактировать по усмотрению оператора.

Также доступны модели серии PBH размером 160 (6.3 дюйма, 30 л.с.), 180 (7 дюймов, 40 л.с.) и 300 (11,8 дюйма, 100 л.с.), которые идеально подходят для гибки труб с квадратным сечением 4,75 дюйма, 6 дюймов или 10 дюймов соответственно. Эти сверхпрочные профильные / угловые гибочные машины оснащены валами из специально закаленной стали, двумя гидравлически регулируемыми нижними роликами, цифровым дисплеем для положения боковых роликов и гидравлическими двигателями, соединенными с планетарными редукторами. Гидравлические профилегибочные станки PBH-4 70 (4 л.с.), 90 (7 л.с.) и 100 (10 л.с.) оснащены четырьмя валками для более короткого вывода / вывода и повышения производительности с помощью стандартного блока управления с ЧПУ.Другие стандартные функции включают в себя горизонтальное и вертикальное рабочее положение, передвижную панель управления, стальную сварную конструкцию и стандартные модульные матрицы из 12 частей. Большое расстояние между боковыми валками означает, что эта серия машин предлагает больше возможностей для гибки большего диаметра.

KAAST Machine Tools Inc., 3 Merion Terrace, Aldan, PA 19018, 610-441-7317, [email protected], , www.kaast-usa.com .

Эквадорский мастер Лютье Луис Уягуари использует ручные инструменты и конструирует собственные формы для гитар

Из номера Акустическая гитара за июль / август 2020 года | Автор Гэри Паркс

Почти 50 лет назад мастер-мастер Луис Уягуари Кесада, тогда еще будучи подростком, переехал со своей семьей в мегаполис Куэнка, Эквадор, оставив позади удаленную горную деревню Сан-Бартоломе.Их крошечный пуэбло имел давние традиции изготовления гитар, а отец Уягуари был одним из лучших в деревне, но он хотел улучшить положение своей семьи в жизни. Итак, в начале 1970-х Хулио Уягуари Винтимилла основал свою новую мастерскую в Куэнке по созданию и ремонту инструментов с молодым Луисом в качестве его помощника.

«У моего отца были проблемы с сердцем, поэтому в детстве я занимался строганием и пилением», – говорит Уягуари. «Я работал с ним регулярно с 13 лет, незадолго до того, как мы уехали из Сан-Бартоломе, и с помощью моего отца построил свою первую полную гитару в 18 лет.«Младший Уягуари вместе со своим отцом проводил долгие часы, работая и изучая свое ремесло. К 26 годам он сам стал искусным мастером, поэтому старший Уягуари посоветовал ему принять участие в гитарном конкурсе в столице Кито ». Моя гитара выиграла первый приз, и мой отец очень гордился мной », – говорит он, добавляя, что вскоре после этого умер его отец, и он взял бразды правления мастером в мастерской.

Уягуари, которому за 60, по оценкам, за свою жизнь он построил около 1500 гитар.Его специальность – нейлоновые струны, хотя он сделал несколько стальных струн на заказ и даже семиструнные. Одним из свидетельств его работы являются стопки вырезок из звуковых отверстий на его полках, на каждой из которых вручную указаны дата и имя клиента. Он не уверен, когда начал вести записи, но одна только полка содержит около 600 еловых и кедровых дисков.

Сочетание традиций с инновациями

При входе в мастерскую Уягуари бросается в глаза отсутствие станков – пил, строгальных станков, фрезерных станков и т. Д.Вместо этого можно увидеть множество ручных инструментов – долота, рубанки, ножи и напильники, тиски и деревянные зажимы – а также устройство ручной работы для сгибания сторон, состоящее из трубы с электрическим подогревом, помещенной между краем верстака и вертикальной деревянной распоркой. Уягуари говорит: «Я научился традиционному методу изготовления гитар у своего отца. На стиль инструментов оказали влияние испанские мастера, поскольку Эквадор на протяжении веков был колонией Испании. Мои основные инструменты – это мои руки (у нас нет машин, которые помогли бы нам строить) и творчество, потому что я не использую стандартные формы для гитар и создаю собственные конструкции.И я вкладываю душу во все эти инструменты ».

Столярные изделия и мелкие детали на гитарах Уягуари безупречны, и мастер объясняет, что ключом к этой точности является то, чтобы его инструменты оставались очень острыми. Прежде чем продемонстрировать, как он подготавливает крошечные сегменты для розеток, он проходит через многоступенчатый процесс заточки и полировки небольшого ножа до хирургической кромки. Его техника владения этим ножом демонстрирует плавность и уверенность, рожденные ежедневной практикой на протяжении всей жизни. «Всякий раз, когда я беру нож или долото, я проверяю и затачиваю их, чтобы они резали плавно и точно.Таким образом, все плотно прилегает друг к другу », – говорит он.

Соединения для верха и спинки точно вручную строганы и приклеиваются, обрезаются по форме, тщательно закрепляются и настраиваются. Розетки, простые или сложные, кропотливо собираются вокруг звукового отверстия. Когда все будет готово, большую часть резного грифа присоединяют к деке, чтобы дождаться установки и зажима сторон. Сгибание этих сторон также является интенсивным ручным процессом, когда влажная древесина постепенно приобретает желаемую кривизну двумя руками над горячей трубой.И процесс продолжается через множество этапов установки, склеивания и зажима, связывания, шлифования и отделки. «Мы работаем по крайней мере над четырьмя инструментами одновременно, на разных этапах», – говорит Уягуари. «Но в среднем я могу собрать гитару за три месяца».

Искусство лютерии

Для украшения Уягуари использует тонко нарезанные полоски натурального дерева, шпона и перламутра, которые он хранит в панцирях броненосцев. Глубина артистизма Уягуари проявляется в большом разнообразии розеток, переплетов и многослойных полосок на спине и нижней части корпуса, каждая из которых уникальна для инструмента.«Это элегантная часть гитары, где мастера демонстрируют свои способности и талант, придавая инструменту индивидуальность», – говорит мастер.

После того, как заказчик утвердил индивидуальный дизайн, Уягуари приступает к сборке розетки. Ориентиры и контуры слегка нарисованы карандашом на деке, и он использует их, чтобы вырезать вручную углубления, в которых будет собираться розетка, по частям. Выбранные цвета и толщины древесины наслаиваются и склеиваются для создания желаемого рисунка.Уягуари демонстрирует процесс, отрезая немного скошенные кусочки дерева и складывая их вместе в узор. «Я использую свой маленький нож, чтобы разрезать крошечные кусочки», – объясняет он. «На изготовление одной из этих розеток может уйти целая неделя».

Уягуари получает большую часть своей древесины от продавцов в Соединенных Штатах и ​​Испании, наряду с тюнинговыми станками и ладами. Как и большинство классических мастеров, он предпочитает использовать верхушки из европейской ели и задние и боковые стенки из розового дерева из-за их текстурных и звуковых характеристик.Он говорит: «В зависимости от покупателя, некоторые захотят более мягкий звук кедра. И я иногда использую эквадорский тик и перуанский орех »- породы дерева, которые выглядят и звучат хорошо, но стоят дешевле -« для тренировочных гитар ».

Что касается шеи, Уягуари отличается от стандартного красного дерева или испанского кедра, отдавая предпочтение эквадорскому кедру, который он называет манго или мастил. «Текстура этого дерева очень отличается от красного дерева; у него есть особые характеристики. «Манго очень крепкое и не слишком тяжелое, а также очень красивое дерево», – говорит он.Еще одно отклонение от традиции – использование им полосы chonta , очень плотного черного дерева с амазонской пальмы, для укрепления шеи. Он проходит от середины передней бабки до пятки.

Конструкция для игрока

Для Уягуари создание гитары начинается с знания игрока – музыки, которую он предпочитает, звука, который они ищут, их техники и подхода к инструменту, размера руки и длины пальцев, а также ловкость, и как они хотели бы, чтобы гитара выглядела и чувствовалась.«Я создаю и продаю отдельные гитары, сделанные для клиентов», – говорит он. «Обычно мы говорим по крайней мере два-три часа о дизайне, дереве и других деталях. Важно, чтобы гриф был очень удобным для игрока, подходил его рукам и стилю игры ».

Стоимость одного из основных концертных инструментов Уягуари с умеренным орнаментом начинается от 2500 долларов. Для гитар со сложными розетками, специализированным креплением и другими индивидуальными деталями цена может достигать 3200 долларов.Хотя некоторые эквадорцы богаты, большинство из них зарабатывают лишь скромный доход, поэтому местным музыкантам сложно позволить себе высококачественные инструменты. Вот почему большая часть клиентской базы Уягуари находится за пределами его страны. «Люди из таких стран, как США и Европа, ценят прекрасные гитары и могут за них платить», – объясняет он. «Туристы приезжают сюда в Куэнку и посещают мою мастерскую, любят инструменты, а затем заказывают их. Я не экспортирую готовые инструменты в магазины ».

---

Получайте подобные истории в своем почтовом ящике

---

Так же, как клиенты Уягуари приезжают со всего мира, так же как и его влияние в плане лютерии.Хотя он начал свое обучение в лютерии, следуя местным традициям, он долгое время был заядлым учеником мастеров-строителей в Северной и Южной Америке, а также в Европе. Он говорит: «Я научился изучать лучшие гитары других производителей. Например, в Мексике есть очень хорошие мастера. Я также посетил семинары в Испании, и у меня есть несколько близких коллег в Соединенных Штатах ».

В частности, он цитирует мастеров из Массачусетса Уильяма Кампиано и Алана Чепмена, а также Гэри Ли из Нью-Йорка.Уягуари провел несколько месяцев, навещая их, и вспоминает: «Я наблюдал и принимал во внимание все детали и качество их работы, а затем применил ее на практике с моими собственными инструментами». Он также говорит, что читает книги великих мастеров, таких как Хосе
Романильос, который много писал об Антонио де Торресе, и других, добавляя: «Я читаю, учусь и практикуюсь».

Следующее поколение

Как и его отец до него, Уягуари передает свою любовь и навыки изготовления гитар своим сыновьям.Пабло Уягуари был учеником более семи лет, и теперь он сам создает красивые гитары вместе со своим отцом. Диего Уягуари использует свои изобразительные искусства и дизайнерские навыки, чтобы реализовать очень креативные и красивые узоры розеток и вставок, а также свои фотографии, чтобы задокументировать их процесс лютерии, а также свое общение и смекалку с клиентами для продолжения бизнеса. Видя их вместе в мастерской, становится очевидным, что Луис уважает идеи и мастерство своих сыновей, поскольку он показывает мне фотоальбом с розетками Диего и указывает на новейшую гитару Пабло в процессе.Это уважение и восхищение взаимны.

После полувека строительства старший Уягуари замедлил производство инструментов. «Теперь, с помощью моих сыновей, я лично изготавливаю шесть или семь гитар в год. У меня не так много времени на создание новых инструментов ». Он говорит, что взял на себя роль мастера-строителя и учителя, а также занимался ремонтом и реставрацией. «Я так счастлив, что Пабло и Диего следуют семейной традиции, создавая красивые гитары Uyaguari для нового поколения.

Эта статья впервые появилась в номере журнала Acoustic Guitar за июль / август 2020 года.

Самодельные гибочные станки

Для того, чтобы гнуть трубу, используется специальное приспособление – гибочные устройства. Он гнет изделия под углом от 30 до 179 градусов. В таких устройствах обычно используется электромеханический или гидравлический привод. Также есть ручной трубогиб. Его можно использовать для гибки труб с малым диаметром и небольшой толщиной стенки.

В домашнем хозяйстве самодельные трубогибы-незаменимая вещь, которая применяется при широком спектре работ.При самостоятельной установке водопровода, системы отопления, установке кондиционера, вентиляционных устройств без этого сложно обойтись. Даже самое простое приспособление для гибки будет большим подспорьем.

Самодельный трубогиб – это две стальные трубы небольшой длины, около 70-150 мм в диаметре, которые строго перпендикулярно забетонированы в небольшую пластину или приварены к каналу. Расстояние между ними примерно 300-600 мм. Труба, требующая деформации, вставляется между стойками и с определенным усилием изгибается под необходимым углом.

Самодельный трубогиб ручной работы можно сделать с помощью двух роликов, которые установлены на осях так, чтобы их канавки находились в одной плоскости, а оси роликов – на одном уровне. Расстояние между ними должно быть 25-50 см, третий валик крепится между ними в одной плоскости по центру и поднимается на высоту примерно 100 мм. С помощью домкрата или ходового винта этот ролик можно поднимать или опускать вручную, при этом регулируется радиус изгиба.

Необходимо предусмотреть, чтобы расстояние между двумя основными роликами можно было изменять в зависимости от конкретной работы.

С помощью трубогиба своими руками можно гнуть любой прокатный профиль круглого сечения в домашних условиях. Необходимо помнить, что труба обычно имеет небольшую толщину стенки и при изгибе может деформироваться по диаметру, а это недопустимо. В этом случае перед установкой на трубогиб его засыпают песком, а после сгибания просто протирают. Диаметр полученного изделия остается постоянным по всей длине.

Профильные трубы получают все больше и больше применений.Обычно они имеют тонкую стенку, и их использование в строительстве приводит к экономии металла, а форма геометрии таких прокатных профилей позволяет изготавливать прочные и красивые конструкции. В хозяйстве из таких элементов хорошо делать теплицы, навесы или навесы. Профильная труба отличается от обычной круглой своим сечением. Он может быть квадратным, овальным или прямоугольным.

Этим отличием стала необходимость создания самодельного гибочного станка для профильной трубы. Его отличие от устройства для обычных труб в том, что ролики следует подбирать по профилю того же сечения, что и изделие, иначе сечение гнутого элемента будет деформироваться.

Самый простой самодельный трубогиб для профильных труб можно сделать своими руками. На металлический стол устанавливается ролик с профилем изгибаемой детали. На оси этого ролика закреплен кронштейн с зажимной осью. На этой же оси крепится кронштейн с роликом, повторяющий профиль трубы. Заготовка подается вручную. Продукт проходит между роликами и валом, который толкает его к направляющему ролику. Прокатав несколько раз трубку между роликами и осью, получаем загиб.Радиус изгиба проверяем по шаблону.

Нерассказанная история Magic Leap, самого секретного стартапа в мире

беспокойство о споткнувшись о кабель привязки может посеять сомнения в нашем бессознательном состоянии. Это может выглядеть так, как будто оно есть, но не будет там ощущаться как .

Следуя своей догадке по использованию биологии человека, Абовиц решил создать отображение искусственной реальности в более симбионтном виде. Телефонные экраны, используемые в большинстве налобных дисплеев, создавали неприятную проблему: они располагались прямо рядом с вашими глазными яблоками.Если устройство создает иллюзию синего кита на расстоянии 100 футов, ваши глаза должны быть сфокусированы на расстоянии 100 футов. Но это не так; они сосредоточены на крошечном экране в дюйме от них. Точно так же, когда вы смотрите на виртуальную медузу, плавающую в 6 дюймах от вашего лица, ваши глаза не пересекаются, как в реальной жизни, а смотрят прямо перед собой. Никто не осознает этого оптического несоответствия, но при длительном использовании подсознательное несовпадение может способствовать часто сообщаемому дискомфорту и ослаблять цепочку убеждения.Решение Magic Leap представляет собой оптическую систему, которая создает иллюзию глубины таким образом, что ваши глаза фокусируются далеко на дальние предметы, а близкие – на близкие, и сходятся или расходятся на правильных расстояниях.

При испытании прототипа Magic Leap я обнаружил, что он отлично работает вблизи, на расстоянии вытянутой руки, чего нельзя было сказать о многих других системах смешанной и виртуальной реальности, которые я использовал. Я также обнаружил, что переход обратно в реальный мир при удалении оптики Magic Leap был легким, таким же удобным, как снятие солнцезащитных очков, чего я также не испытывал в других системах.Это было естественно.

У

Magic Leap огромная конкуренция. В настоящее время Microsoft продает разрабатываемые версии своего визора для смешанной реальности под названием HoloLens. Технология уникальна (пока) тем, что вся конструкция – процессор, оптика и аккумулятор – содержится в козырьке; это действительно непривязано. Другой стартап Meta выпустил MR-устройство, которое, как и Oculus, началось с кампании на Kickstarter. Гарнитура привязана к компьютеру, и комплекты для разработки должны появиться на рынке этой осенью – вероятно, задолго до Magic Leap.

Абовиц понял, что виртуальная реальность – это самая передовая технология в мире, где люди по-прежнему являются неотъемлемой частью оборудования.

Все три основные МР-гарнитуры основаны на изображениях, которые проецируются по краям на полупрозрачный материал – обычно стекло с покрытием из наноуровневых гребней. Пользователь видит внешний мир через стекло, в то время как виртуальные элементы проецируются из источника света на краю стекла, а затем отражаются в глаза пользователя с помощью разделительных нано-гребней.Magic Leap утверждает, что его устройство уникально тем, как оно излучает свет в глаза, хотя в настоящее время компания отказывается объяснять это подробнее.

Однако Magic Leap работает, но его преимущество в том, что пиксели исчезают. Большинство экранных головных дисплеев виртуальной реальности демонстрируют слабый эффект «экранной двери», возникающий из видимой сетки пикселей. Виртуальные изображения Magic Leap, напротив, плавные и невероятно реалистичные. Но на самом деле качество дисплеев во всем оборудовании альтернативной реальности – как VR, так и MR – быстро улучшается.Месяц за месяцем разрешение всех козырьков увеличивается, частота кадров скачет, динамический диапазон углубляется, а цветовое пространство расширяется. Через два десятилетия, когда вы посмотрите на ультрасовременный дисплей виртуальной реальности, ваш глаз будет обманут, думая, что вы смотрите через реальное окно в реальный мир. Он будет таким же ярким и четким, как и то, что вы видите из окна.

Как только этот маленький дисплей достигает совершенства, он становится единственным дисплеем, который управляет всеми. Если ближний экран обеспечивает достаточное разрешение, яркость, ширину и цветовую насыщенность, он может отображать любое количество виртуальных экранов любого размера внутри него.Пока я был в фотонных очках Magic Leap, я смотрел фильм в формате HD на виртуальном экране. Он выглядел таким же ярким и четким, как мой домашний телевизор с 55-дюймовым экраном. Включив HoloLens от Microsoft, я наблюдал за футбольным матчем в прямом эфире на виртуальном экране, парящем рядом с окном веб-браузера, рядом с несколькими другими виртуальными экранами. Я мог заполнить свой офис любым количеством экранов, сколь угодно большим (или маленьким). Я мог щелкнуть для экрана, наложенного в любом месте реального мира.

Одна из амбиций Microsoft в отношении HoloLens – заменить все различные экраны в типичном офисе носимыми устройствами.Демонстрации компании представляют, как рабочие перемещают виртуальные экраны или щелкают мышью, чтобы их телепортировали в 3-D конференц-зал с десятком коллег, которые живут в разных городах. Я нашел виртуальные экраны и виртуальные медиа в виртуальной реальности удивительно естественными и практичными. В Magic Leap команда разработчиков скоро полностью откажется от настольных экранов в пользу виртуальных дисплеев. Мерон Грибец, основатель Meta, говорит, что его новые очки смешанной реальности Meta 2 заменят мониторы в его компании со 100 сотрудниками в течение года.Нетрудно представить себе, что такие очки заменят также маленькие экраны, которые мы все держим в карманах. Другими словами, это технология, которая может одновременно перевернуть настольные ПК, ноутбуки и телефоны. Неудивительно, что Apple, Samsung и все остальные обращают на это внимание. Вот как выглядят разрушения огромного масштаба.

Эксклюзивные кадры о том, каково это видеть сквозь «Волшебный прыжок»

Питер Джексон соглашается. Режиссер входит в яркую солнечную комнату своей киностудии за пределами Веллингтона, Новая Зеландия.Одетый в шорты, он похож на хоббита, сбежавшего из отдела макияжа на улице. Он невысокий и круглый, с выпуклым носом, его голова покрыта непослушными хоббитскими волосами. Его босые ноги большие и волосатые. Джексон говорит, что в наши дни снимать фильмы ему неинтересно; не содержание, а процесс. Он рассматривает искусственную реальность как девственную территорию для рассказывания историй и создания новых миров. Джексон входит в состав консультативного совета Magic Leap, и его компания будет производить контент для нового оборудования.«Эта смешанная реальность не является продолжением трехмерных фильмов. Это что-то совершенно другое, – говорит он. «Как только вы сможете создать иллюзию твердых предметов в любом месте, вы откроете новые возможности для развлечений».

Модель

Jackson была вдохновлена ​​работой с ранними прототипами очков Magic Leap. «Я считаю, что смешанная реальность намного интереснее, чем виртуальная реальность», – говорит он. «Смешанная реальность не уводит вас из этого мира. Вместо этого он добавляет элементы в наш реальный мир. И он обладает большой гибкостью.Вы можете добавить столько, сколько захотите – одну крошечную фигурку на этой столешнице, говорящую с нами, – или вы можете заменить стены этой комнаты небосводом, чтобы мы сидели здесь и смотрели, как плывут облака. Если у вас есть очки Magic Leap, вы можете взглянуть на Эмпайр-стейт-билдинг и посмотреть, как он строился в начале 1930-х годов, этаж за этажом, но с ускорением. Может быть, прогуливаясь по современным улицам Чикаго, вы видите проезжающих мимо гангстеров с автоматами. Это может быть форма образования, развлечений и туризма.Я ожидаю, что через 10 лет технологии смешанной реальности, такие как Magic Leap, будут использоваться так же, если не больше, чем смартфоны ».

Джексон сидит в плюшевом кресле и ставит босые ноги на журнальный столик. «Большинство научно-фантастических фильмов содержат в той или иной форме то, что такое Magic Leap, будь то перемещение данных одним движением пальца, голографический телефонный звонок или трехмерная шахматная игра. Это было в нашем сознании давно. Как летающие машины. Но это, вероятно, победит летающие машины.”

Мастерство Weta состоит в том, чтобы делать воображаемые миры правдоподобными (и захватывающими), уделяя внимание деталям. Миры блокбастеров MR и VR потребуют высочайшего уровня построения мира. Присущая аудитории свобода перемещаться, заглядывать в суть вещей, задерживаться и ценить детали означает, что потребуются большие усилия и навыки, чтобы сохранить цепочку убеждения для всего, что составляет этот мир.

Weta работает с Magic Leap над созданием небольшого виртуального мира под названием Dr.Грордборта, основанного на скульптурных лучевых пушках. Руководит этой работой Ричард Тейлор, который строил миры, часто вместе с Джексоном, в течение почти 30 лет. Тейлор всю жизнь был скульптором. Его любовь к материалам – глине, камню, дереву, латуни, тканям, стеклу – проявляется во всей его мастерской, которая густо забита сотнями неописуемо красивых предметов. Переход к виртуальности – большой шаг для него. «Я не был готов к эмоциональному воздействию Magic Leap», – говорит он. «Я не мог подумать, что буду жаждать оказаться в мире с виртуальными артефактами и персонажами.Но как только я преодолел удивление, что это действительно работает, мне пришлось сдерживать свои идеи ».

Справка по викторине: Поток жидкости | EZ-pdh.com

Используйте поиск, чтобы быстро найти ответы на вопросы – откройте окно поиска (ctrl + f), затем введите ключевое слово из вопроса, чтобы перейти к этим терминам в материале курса

Введение

Поток жидкости – важная часть большинства промышленных процессов; особенно те, которые связаны с передачей тепла. Часто, когда требуется отвести тепло из точки, в которой оно генерируется, в процессе теплопередачи участвует какой-либо тип жидкости.Примерами этого являются охлаждающая вода, циркулирующая через бензиновый или дизельный двигатель, поток воздуха, проходящий через обмотки двигателя, и поток воды через активную зону ядерного реактора. Системы подачи жидкости также обычно используются для смазки.

Течение жидкости в ядерной области может быть сложным и не всегда подлежит строгому математическому анализу. В отличие от твердых тел, частицы жидкости движутся по трубопроводу и компонентам с разной скоростью и часто подвергаются разным ускорениям.

Несмотря на то, что подробный анализ потока жидкости может быть чрезвычайно трудным, основные концепции, связанные с проблемами потока жидкости, довольно просты. Эти базовые концепции могут быть применены при решении проблем потока жидкости путем использования упрощающих допущений и средних значений, где это необходимо. Несмотря на то, что такого типа анализа будет недостаточно для инженерного проектирования систем, он очень полезен для понимания работы систем и прогнозирования приблизительной реакции жидкостных систем на изменения рабочих параметров.

Основные принципы потока жидкости включают три концепции или принципа; первые два из которых студент был представлен в предыдущих руководствах. Первый – это принцип количества движения (приводящий к уравнениям сил жидкости), который был рассмотрен в руководстве по классической физике. Второй – это сохранение энергии (ведущее к первому закону термодинамики), которое изучалось в термодинамике. Третий – это сохранение массы (приводящее к уравнению неразрывности), которое будет объяснено в этом модуле.

Свойства жидкостей

Жидкость – это любое вещество, которое течет, потому что его частицы не прикреплены друг к другу жестко. Сюда входят жидкости, газы и даже некоторые материалы, которые обычно считаются твердыми телами, например стекло. По сути, жидкости – это материалы, которые не имеют повторяющейся кристаллической структуры.

Некоторые свойства жидкостей обсуждались в разделе «Термодинамика» этого текста. К ним относятся температура, давление, масса, удельный объем и плотность. Температура была определена как относительная мера того, насколько горячий или холодный материал. Его можно использовать для прогнозирования направления передачи тепла. Давление определялось как сила на единицу площади. Обычными единицами измерения давления являются фунты силы на квадратный дюйм (psi). Масса определяется как количество вещества, содержащегося в теле, и ее следует отличать от веса, который измеряется силой тяжести на теле. Удельный объем вещества – это объем на единицу массы вещества.Типичные единицы – футы ³ / фунт. Плотность – это масса вещества на единицу объема. Типичные единицы – фунт / фут ³ . Плотность и удельный объем противоположны друг другу. И плотность, и удельный объем зависят от температуры и в некоторой степени от давления жидкости. По мере увеличения температуры жидкости плотность уменьшается, а удельный объем увеличивается. Поскольку жидкости считаются несжимаемыми, увеличение давления не приведет к изменению плотности или удельного объема жидкости.На самом деле жидкости можно слегка сжимать при высоких давлениях, что приводит к небольшому увеличению плотности и небольшому уменьшению удельного объема жидкости.

Плавучесть

Плавучесть определяется как тенденция тела плавать или подниматься при погружении в жидкость. У всех нас было множество возможностей наблюдать плавучесть жидкости. Когда мы идем плавать, наши тела почти полностью поддерживаются водой. Дерево, лед и пробка плавают на воде.Когда мы поднимаем камень с русла ручья, он внезапно кажется тяжелее, выходя из воды. Лодки полагаются на эту плавучую силу, чтобы оставаться на плаву. Величина этого плавучего эффекта была впервые вычислена и указана греческим философом Архимедом. Когда тело помещается в жидкость, оно поддерживается силой, равной весу вытесняемой им воды.

Если тело весит больше, чем жидкость, которую оно вытесняет, оно тонет, но будет казаться, что теряет количество, равное весу вытесненной жидкости, как наша скала.Если тело весит меньше, чем вес вытесненной жидкости, тело поднимется на поверхность, в конце концов, плавая на такой глубине, которая вытеснит объем жидкости, вес которой будет равен ее собственному весу. Плавающее тело вытесняет под собственным весом жидкость, в которой оно плавает.

Сжимаемость

Сжимаемость – это мера изменения объема, которому вещество подвергается, когда на вещество оказывается давление. Жидкости обычно считаются несжимаемыми.Например, давление 16 400 фунтов на квадратный дюйм приведет к уменьшению данного объема воды всего на 5% от его объема при атмосферном давлении. С другой стороны, газы очень сжимаются. Объем газа можно легко изменить, оказав на газ внешнее давление.

Взаимосвязь между глубиной и давлением

Любой, кто ныряет под поверхность воды, замечает, что давление на его барабанные перепонки даже на глубине несколько футов заметно выше атмосферного давления.Тщательные измерения показывают, что давление жидкости прямо пропорционально глубине, и для данной глубины жидкость оказывает одинаковое давление во всех направлениях.

Рисунок 1: Давление в зависимости от глубины

Как показано на Рисунке 1, давление на разных уровнях в резервуаре меняется, и это заставляет жидкость покидать резервуар с разными скоростями. Давление определялось как сила на единицу площади. В случае этого резервуара сила обусловлена ​​весом воды выше точки, в которой определяется давление.

Давление = Сила / Площадь

= Вес / Площадь

P = (мг) / (A g _c )

= (ρ V g) / (A g _c )

Где:

m = масса в фунтах / м

g = ускорение свободного падения 32,17 фут / сек ²

g _c = 32 фунт-фут / фунт-сила-сек ²

A = площадь в футах ²

V = объем в футах ³

ρ = плотность жидкости в фунтах / фут ³

Объем равен площади поперечного сечения, умноженной на высоту (h) жидкости.Подставляя это в приведенное выше уравнение, получаем:

P = (ρ A hg) / (A g _c )

P = (ρ hg) / (g _c )

Это уравнение говорит нам, что давление оказываемое водяным столбом прямо пропорционально высоте столба и плотности воды и не зависит от площади поперечного сечения столба. Давление на тридцать футов ниже поверхности стояка диаметром в один дюйм такое же, как давление на тридцать футов ниже поверхности большого озера.

Пример 1:

Если резервуар на Рисунке 1 заполнен водой с плотностью 62,4 фунта / фут3, рассчитайте давление на глубинах 10, 20 и 30 футов.

Решение:

P = (ρhg) / g _c

P _{10 футов} = (62,4 фунт / фут ³ ) (1o ft) (32,17 фут / с фут / фунт-сила / дюйм ² )

= 624 фунт-сила / фут ² (1 фут ² /144 дюйм ² )

= 4,33 фунт-силы / дюйм ²

P ₂₀ = ( 624 фунт / фут ³ ) (20 футов) (32.17 футов / с ² / (32,17 фунт-фут / фунт-сила-с ² )

= 1248 фунт-сила / фут ² (1 фут ² /144 дюйма ² )

= 8,67 фунт-фут / дюйм

P _{30 футов} = (62,4 фунта / фут3) (30 футов) (32,17 фут / сек ² / 32,17 фунт-фут / фунт-сила-сек ² )

= 1872 фунт-сила / фут ² (1 футов ^{2 /144} дюймов ² )

= 13,00 фунт-сил / дюйм ²

Пример 2:

Цилиндрический резервуар для воды высотой 40 футов и диаметром 20 футов заполнен водой с плотностью из 61.9 фунт / фут ³ .

(а) Какое давление воды на дне резервуара?

(b) Какая средняя сила действует на дно?

Решение:

(a) P = (phg) / g _c

P = (61,9 фунт / фут ³ ) (40 футов) (32,17 фут / сек ² / 32,17 фунт-фут / фут) фунт-сила-сек ² )

= 2476 фунт-сила / фут ² (1 фут ² /144 дюйм ² )

= 17,2 фунт-сила / дюйм ²

(b) Давление = сила / площадь

Сила = (Давление) (Площадь)

Площадь = πr ²

F = (17.2 фунта-силы / дюйм ² ) π (10 футов) ² (144 дюйма ² /1 фут ² )

= 7,78 x 10 ⁵ фунт-сила

Закон Паскаля

Давление жидкостей в каждом из ранее упомянутых случаев было связано с весом жидкости. Давление жидкости также может быть результатом приложения внешних сил к жидкости. Рассмотрим следующие примеры. На рисунке 2 изображен контейнер, полностью заполненный жидкостью. A, B, C, D и E представляют собой поршни одинаковой площади поперечного сечения, вставленные в стенки резервуара.На поршни C, D и E будут действовать силы из-за давления, вызванного разной глубиной жидкости. Предположим, что силы, действующие на поршни из-за давления, вызванного весом жидкости, следующие: A = 0 фунтов-силы, B = 0 фунтов-силы, C = 10 фунтов-силы, D = 30 фунтов-силы и E = 25 фунтов-силы. Теперь позвольте приложить к поршню А внешнюю силу в 50 фунтов-силы. Эта внешняя сила вызовет повышение давления во всех точках контейнера на такую ​​же величину. Поскольку все поршни имеют одинаковую площадь поперечного сечения, увеличение давления приведет к тому, что силы, действующие на поршни, увеличатся на 50 фунтов-силы.Таким образом, если к поршню A приложена внешняя сила в 50 фунтов-силы, сила, оказываемая жидкостью на другие поршни, теперь будет следующей: B = 50 фунтов-силы, C = 60 фунтов-силы, D = 80 фунтов-силы и E = 75 фунтов-силы. . »

Этот эффект внешней силы на замкнутый флюид был впервые заявлен Паскалем в 1653 году.

Давление, приложенное к замкнутому флюиду, передается в неизменном виде через ограничивающий сосуд системы.

Рисунок 2: Закон Паскаля

Контрольный объем

В термодинамике контрольный объем был определен как фиксированная область в пространстве, где изучаются массы и энергии, пересекающие границы области.Эта концепция контрольного объема также очень полезна при анализе проблем с потоком жидкости. Граница контрольного объема для потока жидкости обычно принимается за физическую границу части, через которую протекает поток. Концепция контрольного объема используется в приложениях гидродинамики с использованием принципов непрерывности, импульса и энергии, упомянутых в начале этой главы. После того, как контрольный объем и его граница установлены, различные формы энергии, пересекающие границу с жидкостью, могут быть рассмотрены в форме уравнения для решения проблемы жидкости.Поскольку в задачах потока жидкости обычно рассматривается жидкость, пересекающая границы контрольного объема, подход с контрольным объемом называется «открытым» системным анализом, который аналогичен концепциям, изучаемым в термодинамике. В ядерной области есть особые случаи, когда жидкость не пересекает контрольную границу. Подобные случаи изучаются с использованием «закрытого» системного подхода.

Независимо от природы потока, все ситуации, связанные с потоком, подчиняются установленным основным законам природы, которые инженеры выразили в форме уравнений.Сохранение массы и сохранение энергии всегда выполняются в задачах с жидкостью, наряду с законами движения Ньютона. Кроме того, каждая задача будет иметь физические ограничения, называемые математически граничными условиями, которые должны быть выполнены, прежде чем решение проблемы будет согласовано с физическими результатами.

Объемный расход

Объемный расход расход расход (V˙) системы – это мера объема жидкости, проходящей через точку в системе за единицу времени.Объемный расход можно рассчитать как произведение площади поперечного сечения (A) потока и средней скорости потока (v).

V˙ = A v (3-1)

Если площадь измеряется в квадратных футах, а скорость – в футах в секунду, уравнение 3-1 приводит к объемному расходу, измеренному в кубических футах в секунду. Другие распространенные единицы объемного расхода включают галлоны в минуту, кубические сантиметры в секунду, литры в минуту и ​​галлоны в час.

Пример:

Труба с внутренним диаметром 4 дюйма содержит воду, которая течет со средней скоростью 14 футов в секунду.Рассчитайте объемный расход воды в трубе.

Решение:

Используйте уравнение 3-1 и замените площадь.

V˙ = (π r 2) v

V˙ = (3,14) (2/12 фута) ² (14 футов / сек)

V˙ = 1,22 фута ³ / сек

Масса Расход

Массовый расход (м²) системы – это мера массы жидкости, проходящей через точку в системе за единицу времени. Массовый расход связан с объемным расходом, как показано в уравнении 3-2, где ρ – плотность жидкости.

м˙ = ρV˙ (3-2)

Если объемный расход выражен в кубических футах в секунду, а плотность выражена в фунтах-массе на кубический фут, уравнение 3-2 приводит к массовому расходу, измеренному в фунтах- масса в секунду. Другие распространенные единицы измерения массового расхода включают килограммы в секунду и фунты массы в час.

Замена V˙ в уравнении 3-2 соответствующими членами из уравнения 3-1 позволяет напрямую рассчитать массовый расход.

м˙ = ρ A v (3-3)

Пример:

Вода в трубе из предыдущего примера имела плотность 62.44 фунт / фут3. Рассчитайте массовый расход.

Решение:

м˙ = ρ V˙

м˙ = (62,44 фунта / фут ³ ) (1,22 фута ³ / сек)

м˙ = 76,2 фунта / сек

Сохранение массы

Из термодинамики вы узнали, что энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, а только изменена по форме. То же самое и с массой. Сохранение массы – это инженерный принцип, который гласит, что все массовые расходы в контрольном объеме равны всем массовым расходам из контрольного объема плюс скорость изменения массы в контрольном объеме.Математически этот принцип выражается уравнением 3-4.

m˙

_in = m˙ _out + ∆m / ∆t (3-4)

где:

∆m / ∆t = увеличение или уменьшение массы в пределах контрольного объема за ( заданный период времени)

Устойчивый поток

Устойчивый поток относится к состоянию, при котором свойства жидкости в любой отдельной точке системы не меняются с течением времени. Эти свойства жидкости включают температуру, давление и скорость.Одним из наиболее важных свойств, которое является постоянным в системе с установившимся потоком, является массовый расход системы. Это означает, что в каком-либо компоненте системы не происходит накопления массы.

Уравнение неразрывности

Уравнение неразрывности – это просто математическое выражение принципа сохранения массы. Для контрольного объема, который имеет один вход и один выход, принцип сохранения массы гласит, что для установившегося потока массовый расход в объеме должен равняться массовому расходу на выходе.Уравнение неразрывности для этой ситуации выражается уравнением 3-5.

м˙

_вход = м˙ _выход (3-5)

(ρAv) _вход = (ρAv) _выход

Для контрольного объема с несколькими входами и выходами принцип сохранения Масса требует, чтобы сумма массовых расходов в контрольном объеме была равна сумме массовых расходов из контрольного объема. Уравнение неразрывности для этой более общей ситуации выражается уравнением 3-6.

∑ м˙

_входов = м˙ _{выходов} (3-6)

Одним из простейших приложений уравнения неразрывности является определение изменения скорости жидкости
из-за расширения или сжатия диаметра трубка.

Пример: уравнение непрерывности – расширение трубопровода

Установившийся поток существует в трубе, которая постепенно расширяется с диаметра 6 дюймов до диаметра 8 дюймов. Плотность жидкости в трубе постоянна и равна 60 .8 фунт / фут3. Если скорость потока составляет 22,4 фута / сек в секции 6 дюймов, какова скорость потока в секции 8 дюймов?

Решение:

Из уравнения неразрывности мы знаем, что массовый расход в секции 6 дюймов должен равняться массовому расходу в секции 8 дюймов. Пусть нижний индекс 1 представляет 6-дюймовую секцию, а 2 представляет 8-дюймовую секцию, мы получаем следующее.

m˙ ₁ = m˙ ₂

ρ ₁ A ₁ v _{1 =} ρ ₂ A ₂ v ₂

v _{908 2 =} v (ρ _1/ ρ ₂ ) (A ₁ / A ₂ )

v _{2 =} v ₁ (π _/ r ₁ ² ) (π / r ₂ ² )

v _{2 =} (22.4 фута / сек) [(3 дюйма) ² / (4 дюйма) ² ]

v _{2 =} 12,6 фута / сек

Таким образом, используя уравнение неразрывности, мы увеличиваем диаметр трубы от От 6 до 8 дюймов скорость потока снизилась с 22,4 до 12,6 футов / сек.

Уравнение неразрывности также может использоваться, чтобы показать, что уменьшение диаметра трубы приведет к увеличению скорости потока.

Пример: уравнение непрерывности – центробежный насос Рисунок 3: Уравнение непрерывности

Входной диаметр насоса охлаждающей жидкости реактора, показанный на рисунке 3, составляет 28 дюймов.в то время как поток на выходе через насос составляет 9200 фунтов / м3. Плотность воды составляет 49 фунтов на кубический метр. Какая скорость на входе в насос?

Решение:

Вход = πr ² = (3,13) (14 дюймов ((1 фут / 12 дюймов)) ²

= 4,28 фута ²

м˙ _вход = м ˙ _выход = 9200 фунтов / с

(ρAv) _вход = 9200 фунтов / с

v _вход = 9200 фунтов / с / Aρ

= (9200 фунтов / с) / [(4.28 футов 2) (49 фунтов / фут ³ )]

v _{на входе} = 43,9 футов / сек

Приведенный выше пример показывает, что скорость потока в систему такая же, как и вне системы. Та же самая концепция верна, даже если более одного пути потока могут входить или выходить из системы одновременно. Баланс массы просто регулируется, чтобы указать, что сумма всех потоков, входящих в систему, равна сумме всех потоков, покидающих систему, если существуют установившиеся условия. Пример этого физического случая включен в следующий пример.

Пример: уравнение непрерывности – несколько выходов Рисунок 4: Y-образная конфигурация для примера задачи

Трубопроводная система имеет Y-образную конфигурацию для разделения потока, как показано на рисунке 4. Диаметр входной ветви составляет 12 дюймов, и диаметры выпускных колен составляют 8 и 10 дюймов. Скорость в 10-дюймовых опорах составляет 10 футов / сек. Поток через основную часть составляет 500 фунтов / м3. Плотность воды 62,4 фунта / фут3. Какова скорость на участке трубы диаметром 8 дюймов?

Решение:

A ₈ = π [4 дюйм.(1 фут / 12 дюймов)] ²

= 0,349 фута ²

A ₁₀ = π [5 дюймов (1 фут / 12 дюймов)] ²

= 0,545 фута ²

Σm˙ _входов = Σm˙ _{выходов}

м˙ ₁₂ = m˙ ₁₀ + m˙ ₈

м˙ ₈ = m˙ ₁₂ 10 – m˙

(ρAv) ₈ = m˙ ₁₂ – (ρAv) ₁₀

v ₈ = (m˙ ₁₂ – (ρAv) ₁₀ ) / (ρA) ₈

= [(500 фунт / сек) – (62.4 фунта / фут3) (0,545 фут2) (10 фут / сек)] / (62,4 фунта / фут3) (0,349 фут ² )

v ₈ = 7,3 фут / сек

Основные положения данной главы кратко изложены на следующей странице.

• Изменения плотности жидкости обратно пропорциональны изменениям температуры.

• Плавучесть – это тенденция тела плавать или подниматься при погружении в жидкость.

• Давление , оказываемое водяным столбом, прямо пропорционально высоте столба и плотности воды.

P = ρ h г / г _c

• Закон Паскаля гласит, что давление, приложенное к замкнутой жидкости, передается в неизменном виде по замкнутому резервуару системы.

• Объемный расход – это объем жидкости в единицу времени, проходящий через точку в жидкостной системе.

• Массовый расход – это масса жидкости в единицу времени, проходящая через точку в жидкостной системе.

• Объемный расход рассчитывается как произведение средней скорости жидкости и площади поперечного сечения потока.

V˙ = A v

• Массовый расход рассчитывается как произведение объемного расхода и плотности жидкости.

m˙ = ρ A v

• Принцип сохранения массы гласит, что все массовые расходы в контрольном объеме равны всем массовым расходам из контрольного объема плюс скорость изменения масса в контрольном объеме.

• Для контрольного объема с одним входом и выходом уравнение неразрывности может быть выражено следующим образом:

м˙ на входе = м˙ на выходе

• Для контрольного объема с несколькими входами и выходов уравнение непрерывности:

m входов = m выходов

Режимы потока

Весь поток жидкости классифицируется по одной из двух широких категорий или режимов.Эти два режима потока – ламинарный поток и турбулентный поток. Режим потока, будь то ламинарный или турбулентный, важен при проектировании и работе любой жидкостной системы. Величина гидравлического трения, которая определяет количество энергии, необходимой для поддержания желаемого потока, зависит от режима потока. Это также является важным соображением в некоторых приложениях, связанных с передачей тепла жидкости.

Ламинарный поток

Ламинарный поток также называют обтекаемым или вязким потоком.Эти термины описывают поток, потому что в ламинарном потоке (1) слои воды текут друг над другом с разными скоростями практически без перемешивания между слоями, (2) частицы жидкости движутся по определенным и наблюдаемым траекториям или линиям тока и (3) ) течение характерно для вязкой (густой) жидкости или является тем потоком, в котором вязкость жидкости играет значительную роль.

Турбулентный поток

Турбулентный поток характеризуется неравномерным движением частиц жидкости. Нет определенной частоты, как в волновом движении.Частицы движутся по неправильной траектории, без видимого рисунка и определенных слоев.

Профили скорости потока

Не все частицы жидкости движутся по трубе с одинаковой скоростью. Форма кривой скорости (профиль скорости на любом заданном участке трубы) зависит от того, является ли поток ламинарным или турбулентным. Если поток в трубе ламинарный, распределение скорости в поперечном сечении будет параболическим по форме с максимальной скоростью в центре, примерно вдвое превышающей среднюю скорость в трубе.В турбулентном потоке существует довольно равномерное распределение скорости по сечению трубы, в результате чего вся жидкость течет с заданным единственным значением. Рисунок 5 помогает проиллюстрировать приведенные выше идеи. Скорость жидкости, контактирующей со стенкой трубы, по существу равна нулю и увеличивается по мере удаления от стенки.

Рисунок 5: Профили скорости ламинарного и турбулентного потока

Обратите внимание на рисунок 5, что профиль скорости зависит от состояния поверхности стенки трубы. Более гладкая стенка дает более равномерный профиль скорости, чем грубая стенка трубы.

Средняя (объемная) скорость

Во многих задачах потока жидкости вместо определения точных скоростей в разных местах в одном и том же поперечном сечении потока достаточно позволить одной средней скорости представлять скорость всей жидкости в этой точке в трубе. Это довольно просто для турбулентного потока, поскольку профиль скорости плоский по большей части поперечного сечения трубы. Разумно предположить, что средняя скорость равна скорости в центре трубы.

Если режим потока ламинарный (профиль скорости параболический), все еще существует проблема попытки представить «среднюю» скорость в любом заданном поперечном сечении, поскольку среднее значение используется в уравнениях потока жидкости. Технически это делается с помощью интегрального исчисления. На практике ученик должен использовать среднее значение, равное половине значения средней линии.

Вязкость

Вязкость – это свойство жидкости, которое измеряет сопротивление жидкости деформации из-за силы сдвига.Вязкость – это внутреннее трение жидкости, которое заставляет ее сопротивляться прохождению мимо твердой поверхности или других слоев жидкости. Вязкость также можно рассматривать как меру сопротивления жидкости течению. Густое масло имеет высокую вязкость; вода имеет низкую вязкость. Единица измерения абсолютной вязкости:

µ = абсолютная вязкость жидкости (фунт-сила-сек / фут2).

Вязкость жидкости обычно существенно зависит от температуры жидкости и относительно не зависит от давления.Для большинства жидкостей, когда температура жидкости увеличивается, вязкость жидкости уменьшается. Пример этого можно увидеть в смазочном масле двигателей. Когда двигатель и его смазочное масло холодные, масло очень вязкое или густое. После запуска двигателя и повышения температуры смазочного масла вязкость масла значительно снижается, и масло кажется намного более жидким.

Идеальная жидкость

Идеальная жидкость – это несжимаемая жидкость без вязкости.Идеальных жидкостей на самом деле не существует, но иногда полезно рассмотреть, что случилось бы с идеальной жидкостью в конкретной задаче потока жидкости, чтобы упростить задачу.

Число Рейнольдса

Режим потока (ламинарный или турбулентный) определяется путем оценки числа Рейнольдса потока (см. Рисунок 5). Число Рейнольдса, основанное на исследованиях Осборна Рейнольдса, представляет собой безразмерное число, состоящее из физических характеристик потока. Уравнение 3-7 используется для расчета числа Рейнольдса (N _R ) для потока жидкости.

N

_R = PvD / мкг _c (3-7)

где:

N _R = число Рейнольдса (без единицы измерения)

v = средняя скорость (фут / сек)

D = диаметр трубы (футы)

µ = абсолютная вязкость жидкости (фунт-сила-сек / фут2)

ρ = массовая плотность жидкости (фунт / фут3)

г _c = гравитационная постоянная (32,2 фут-фунт-сила / фунт-сила-сек2) )

Для практических целей, если число Рейнольдса меньше 2000, поток является ламинарным.Если оно больше 3500, поток турбулентный. Потоки с числами Рейнольдса от 2000 до 3500 иногда называют переходными. Большинство жидкостных систем на ядерных установках работают с турбулентным потоком. Числа Рейнольдса можно удобно определить с помощью диаграммы Moody Chart; пример которого приведен в Приложении B. Дополнительные сведения об использовании диаграммы Moody Chart представлены в последующем тексте.

Основные положения этой главы кратко изложены ниже.

• Ламинарный поток Слои воды текут друг над другом с разной скоростью, практически без перемешивания между слоями.Профиль скорости потока для ламинарного потока в круглых трубах имеет параболическую форму с максимальным потоком в центре трубы и минимальным потоком на стенках трубы. Средняя скорость потока составляет примерно половину максимальной скорости.

• Турбулентный поток Поток характеризуется неравномерным движением частиц жидкости. Профиль скорости потока для турбулентного потока довольно плоский в центральной части трубы и быстро падает очень близко к стенкам.Средняя скорость потока примерно равна скорости в центре трубы.

• Вязкость – это свойство жидкости, которое измеряет сопротивление жидкости деформации из-за силы сдвига. Для большинства жидкостей температура и вязкость обратно пропорциональны.

• Идеальная жидкость – это несжимаемая жидкость без вязкости.

• Увеличение числа Рейнольдса указывает на усиление турбулентности потока.

Общее уравнение энергии

Принцип сохранения энергии гласит, что энергия не может быть ни создана, ни разрушена.Это эквивалентно Первому закону термодинамики, который был использован для разработки общего уравнения энергии в модуле по термодинамике. Уравнение 3-8 представляет собой формулировку общего уравнения энергии для открытой системы.

Q + (U + PE + KE + PV) _in =

W + (U + PE + KE + PV)

_out + (U + PE + KE + PV) _{сохранено} (3-8 )

где:

Q = тепло (БТЕ) ​​

U = внутренняя энергия (БТЕ) ​​

PE = потенциальная энергия (фут-фунт-сила)

KE = кинетическая энергия (фут-фунт-сила)

P = давление ( фунт-сила / фут ² )

V = объем (фут ³ )

W = работа (фут-фунт-сила)

Упрощенное уравнение Бернулли

Уравнение Бернулли является результатом применения общего уравнения энергии и первого закона термодинамики к системе с установившимся потоком, в которой никакая работа не выполняется с жидкостью или ею, тепло не передается к или от жидкости, и не происходит никаких изменений во внутренней энергии (т.е., без изменения температуры) жидкости. В этих условиях общее уравнение энергии упрощается до уравнения 3-9.

(PE + KE + PV)

₁ = (PE + KE + PV) ₂ (3-9)

Подставив соответствующие выражения для потенциальной энергии и кинетической энергии, уравнение 3-9 можно переписать как Equation 3-10.

мгz

_1/ г _c + mv ₁ ^2/ 2g _c + P ₁ V ₁ = мгz _{908 2/} mv ₂ ^2/ 2g _c + P ₂ V ₂ (3-10)

где:

m = масса (фунт-метр)

z = высота над ссылка (фут)

v = средняя скорость (фут / сек)

g = ускорение свободного падения (32.17 фут / сек ² )

gc = гравитационная постоянная, (32,17 фут-фунт / фунт-сила-сек ² )

Примечание: коэффициент g _c требуется только при использовании английской системы измерения и Масса измеряется в фунтах массы. По сути, это коэффициент преобразования, необходимый для непосредственного вывода единиц измерения. Никакой коэффициент не требуется, если масса измеряется в пробках или если используется метрическая система измерения.

Каждый член в уравнении 3-10 представляет форму энергии, которой обладает движущаяся жидкость (потенциальная, кинетическая энергия и энергия, связанная с давлением).По сути, уравнение физически представляет собой баланс энергий KE, PE, PV, так что если одна форма энергии увеличивается, одна или несколько других уменьшаются, чтобы компенсировать, и наоборот.

Умножение всех членов в уравнении 3-10 на коэффициент gc / mg дает форму уравнения Бернулли, показанного уравнением 3-11.

z

₁ + v ₁ ² / 2g + P ₁ ν ₁ g _c / g = z ₂ + v ₂ ² / 2g + P ₂ ν ₂ г _{c /} г (3-11)

Напор

Поскольку единицы для всех различных форм энергии в уравнении 3-11 измеряются в единицах расстояния, эти термины иногда называют «Напоры» (напор, напор скорости и напор).Термин «напор» используется инженерами применительно к давлению. Это ссылка на высоту, обычно в футах, водяного столба, который будет выдерживать данное давление. Каждую из энергий, которыми обладает жидкость, можно выразить через голову. Высота напора представляет собой потенциальную энергию жидкости из-за ее возвышения над контрольным уровнем. Скоростной напор представляет собой кинетическую энергию жидкости. Это высота в футах, на которую текущая жидкость поднялась бы в столбе, если бы вся ее кинетическая энергия была преобразована в потенциальную.Напор представляет собой энергию потока столба жидкости, вес которой эквивалентен давлению жидкости.

Сумма подъемного напора, скоростного напора и напора жидкости называется общим напором. Таким образом, уравнение Бернулли утверждает, что общий напор жидкости постоянен.

Преобразование энергии в жидкостных системах

Уравнение Бернулли позволяет легко исследовать, как происходит передача энергии между напором подъема, напором скорости и напором.Можно исследовать отдельные компоненты трубопроводных систем и определить, какие свойства жидкости меняются и как это влияет на энергетический баланс.

Если труба, содержащая идеальную жидкость, подвергается постепенному расширению в диаметре, уравнение неразрывности говорит нам, что по мере увеличения диаметра и площади проходного сечения скорость потока должна уменьшаться, чтобы поддерживать тот же массовый расход. Поскольку скорость на выходе меньше скорости на входе, скоростной напор потока должен уменьшаться от входа к выходу.Если труба лежит горизонтально, напор не меняется; следовательно, уменьшение скоростного напора должно быть компенсировано увеличением напора. Поскольку мы рассматриваем идеальную несжимаемую жидкость, удельный объем жидкости не изменится. Единственный способ увеличения напора несжимаемой жидкости – это увеличение давления. Таким образом, уравнение Бернулли показывает, что уменьшение скорости потока в горизонтальной трубе приведет к увеличению давления.

Если труба постоянного диаметра, содержащая идеальную жидкость, подвергается уменьшению отметки, результат будет таким же, но по другим причинам. В этом случае скорость потока и скоростной напор должны быть постоянными, чтобы удовлетворять уравнению неразрывности массы.

Таким образом, уменьшение напора можно компенсировать только увеличением напора. Опять же, жидкость несжимаема, поэтому увеличение напора должно приводить к увеличению давления.

Хотя уравнение Бернулли налагает на него несколько ограничений, существует множество задач с физической жидкостью, к которым оно применяется.Как и в случае сохранения массы, уравнение Бернулли может применяться к задачам, в которых более одного потока могут одновременно входить в систему или выходить из нее. Особо следует отметить тот факт, что задачи последовательной и параллельной системы трубопроводов решаются с помощью уравнения Бернулли.

Пример: уравнение Бернулли

Предположим, что поток без трения в длинной горизонтальной конической трубе. Диаметр составляет 2,0 фута на одном конце и 4,0 фута на другом. Напор на меньшем конце составляет 16 футов водяного столба.Если вода течет через этот конус со скоростью 125,6 фут3 / сек, найдите скорости на двух концах и напор на большем конце.

Решение:

V˙ ₁ = A ₁ v ₁

v ₁ = V˙ ₁ / A ₁ v ₂ = _{2 / A 2}

v ₁ = 125.6 футов ³ / сек / π (1 фут) ² v ₂ = 125,6 футов ³ / сек / π (2 фута) ²

v ₁ = 40 футов / с v ₂ = 10 футов / с

z ₁ + v ₁ ² / 2g + P ₁ ν ₁ g _c / g = z ₂ + v ₂ ² / 2g + P ₂ ν ₂ g _{c /} g

P ₂ ν ₂ g _{c /} g = P ₁ ν ₁ g _c / g + (z ₁ – z ₂ ) + (v ₁ ² – v ₂ ² ) / 2g

= 16 футов + 0 футов + [(40 футов / сек) ² – (10 футов / сек) ² /2 (32.17 фут-фунт-сила / фунт-сила – сек ² )]

= 39,3 фута

Ограничения упрощенного уравнения Бернулли

Практическое применение упрощенного уравнения Бернулли к реальным трубопроводным системам невозможно из-за двух ограничений. Одно серьезное ограничение уравнения Бернулли в его нынешней форме состоит в том, что трение жидкости недопустимо при решении проблем трубопроводов. Следовательно, уравнение 3-10 применимо только к идеальным жидкостям. Однако в действительности общий напор жидкости не может быть полностью перенесен из одной точки в другую из-за трения.Учет этих потерь напора даст гораздо более точное описание того, что происходит физически. Это особенно верно, потому что одна из задач насоса в гидравлической системе – преодоление потерь давления из-за трения трубы.

Второе ограничение в уравнении Бернулли состоит в том, что нельзя выполнять какую-либо работу с жидкостью или с ней. Это ограничение предотвращает анализ двух точек в потоке жидкости, если между двумя точками существует насос. Поскольку большинство проточных систем включает насосы, это существенное ограничение.К счастью, упрощенное уравнение Бернулли можно модифицировать таким образом, чтобы удовлетворительно учитывать потери напора и работу насоса.

Расширенное Бернулли

Уравнение Бернулли можно модифицировать, чтобы учесть прирост и потерю напора. Полученное уравнение, называемое расширенным уравнением Бернулли, очень полезно при решении большинства задач потока жидкости. Фактически, расширенное уравнение Бернулли, вероятно, используется больше, чем любое другое уравнение потока жидкости. Уравнение 3-12 является одной из форм расширенного уравнения Бернулли.

z

_{1 +} v ₁ ² / 2g + P ₁ ν ₁ g _c / g + H _p = z _{2 +} v ₂ ² / 2g + P ₂ ν ₂ g _c / g + H _f (3-12)

где:

z = высота над исходным уровнем (футы)

v = средняя скорость жидкости ( фут / сек)

P = давление жидкости (фунт-сила / фут ² )

ν = удельный объем жидкости (фут ³ / фунт-метр)

л.с. = напор, добавляемый насосом (футы)

Hf = потеря напора из-за гидравлического трения (футы)

g = ускорение свободного падения (фут / сек ² )

Потеря напора из-за гидравлического трения (Hf) представляет собой энергию, используемую для преодоления трения, вызванного стенками трубка.Хотя это представляет собой потерю энергии с точки зрения потока текучей среды, обычно это не означает значительную потерю общей энергии текучей среды. Это также не нарушает закон сохранения энергии, поскольку потеря напора из-за трения приводит к эквивалентному увеличению внутренней энергии (u) жидкости. Эти потери являются наибольшими, когда жидкость протекает через входы, выходы, насосы, клапаны, фитинги и любые другие трубопроводы с шероховатой внутренней поверхностью.

Большинство методов оценки потери напора из-за трения являются эмпирическими (основанными почти исключительно на экспериментальных данных) и основаны на константе пропорциональности, называемой коэффициентом трения (f), который будет обсуждаться в следующем разделе.

Пример: Extended Bernoulli

Вода перекачивается из большого резервуара в точку на 65 футов выше резервуара. Сколько футов напора должно быть добавлено насосом, если через 6-дюймовую трубу проходит 8000 фунтов / час, а потеря напора на трение составляет 2 фута? Плотность жидкости составляет 62,4 фунта / фут3, а площадь поперечного сечения 6-дюймовой трубы составляет 0,2006 фута ² .

Решение:

Чтобы использовать модифицированную форму уравнения Бернулли, ориентиры выбираются на поверхности резервуара (точка 1) и на выходе из трубы (точка 2).Давление на поверхности резервуара такое же, как давление на выходе из трубы, то есть атмосферное давление. Скорость в точке 1 будет практически равна нулю.

Использование уравнения массового расхода для определения скорости в точке 2:

м˙ ₂ = ρ A ₂ v ₂

v ₂ = m˙ ₂ / ρ A

v ₂ = 0.178 фут / с

z _{1 +} v ₁ ² / 2g + P ₁ ν ₁ g _c / g + H _p = z _{2 +} v ₂ ² / 2g + P ₂ ν ₂ g _c / g + H _f

H _{p =} (z _2- z ₁ ) + (v ₂ ² – v ₁ ² ) / 2g + (P ₂ – P ₁ ) ν (g _c / g) + H _f

H _p = 65 футов + [(0.178 фут / сек) ² – (o фут / сек) ² ] / [2 (32,17 фут-фунт-сила / фунт-сила-сек ² )] + 0 футов + 2 фута

H _p = 67 футов [/ box]

Следует отметить, что решение этой примерной задачи имеет числовое значение, которое «имеет смысл» из данных, приведенных в задаче. Общее увеличение напора на 67 футов в основном связано с увеличением оценки на 65 футов и увеличением напора трения на 2 фута.

Применение уравнения Бернулли к трубке Вентури

Многие компоненты установки, такие как трубка Вентури, могут быть проанализированы с использованием уравнения Бернулли и уравнения неразрывности.Вентури – это устройство для измерения расхода, которое состоит из постепенного сжатия с последующим постепенным расширением. Пример трубки Вентури показан на рисунке 6. Измеряя перепад давления между входом трубки Вентури (точка 1) и горловиной трубки Вентури (точка 2), можно определить скорость потока и массовый расход на основе формулы Бернулли. уравнение.

Рис. 6. Измеритель Вентури

Уравнение Бернулли утверждает, что общий напор потока должен быть постоянным. Так как высота не изменяется значительно, если вообще не изменяется между точками 1 и 2, высота напора в этих двух точках будет по существу одинакова и будет исключена из уравнения.Таким образом, уравнение Бернулли упрощается до уравнения 3-13 для трубки Вентури.

v

₁ ² / 2g + P ₁ ν ₁ g _c / g = v ₂ ² / 2g + P ₂ ν ₂ g _{c /} g (3-13)

Применение уравнения неразрывности к точкам 1 и 2 позволяет нам выразить скорость потока в точке 1 как функцию скорости потока в точке 2 и отношения двух областей потока.

ρ ₁ A ₁ v ₁ = ρ ₂ A ₂ v ₂

v ₁ = ρ ₂ A ₂ v _{908 2} / A ₁

v _{1 =} v ₂ A ₂ / A ₁

Использование алгебры для преобразования уравнения 3-13 и замена полученного выше результата на v ₁ позволяет нам решить для Версия ₂ .

v ₂ ² – v ₁ ² / 2g = (P ₁ –P ₂ ) ν g _{c /} g

v ₂ ² – (v ₂ A ₂ / A ₁ ) ² = (P ₁ – P ₂ ) 2 ν g _c

v ₂ ² (1 – (A ₂ / A ₁ ) ² ) = (P ₁ – P ₂ ) 2 ν g _c

v ₂ ² = (P ₁ – P ₂ ) 2 ν g _c / (1 – (A2 / A1) ² )

v _{2 =} √ [(P ₁ – P ₂ ) 2 ν g _c / (1 – (A2 / A1) ² )]

v _{2 =} √ (P ₁ – P ₂ ) √ [2 ν g _c / (1 – (A2 / A1) ² )]

Следовательно, скорость потока в горловине трубки Вентури и объемный расход являются прямыми y пропорционально квадратному корню из перепада давления.

Давления на участке выше по потоку и в горловине являются фактическими давлениями, а скорости из уравнения Бернулли без потерь являются теоретическими скоростями. Когда потери учитываются в уравнении энергии, скорости являются фактическими скоростями. Во-первых, с помощью уравнения Бернулли (то есть без члена потери напора) получается теоретическая скорость в горловине. Затем умножив это на коэффициент Вентури (C _v ), который учитывает потери на трение и равен 0.98 для большинства Вентури получается фактическая скорость. Фактическая скорость, умноженная на фактическую площадь горловины, определяет фактический объемный расход нагнетания.

Падение давления P ₁ – P ₂ на трубке Вентури можно использовать для измерения расхода с помощью U-образного манометра, как показано на рисунке 6. Показание R ‘манометра пропорционально падению давления и, следовательно, скорости жидкости.

Основные положения этой главы кратко изложены ниже.

• Краткое изложение уравнения Бернулли

• Уравнение Бернулли представляет собой приложение Первого закона термодинамики.

• Уравнение Бернулли представляет собой приложение общего уравнения энергии к системе с установившимся потоком, в которой никакая работа не выполняется с жидкостью или с жидкостью, тепло не передается к жидкости или от нее, и не происходит изменений внутренней энергии жидкости.

• Напор – это термин, используемый для описания давления, оказываемого на жидкость или со стороны жидкости.

• Поскольку жидкость течет в системе трубопроводов, изменения высоты, скорости и напора должны быть согласованными, чтобы удовлетворялось уравнение Бернулли.

• Уравнение Бернулли можно модифицировать, чтобы учесть потери на трение и работу насоса.

• Вентури можно использовать для определения массового расхода из-за изменений давления и скорости жидкости.

• Объемный расход через трубку Вентури прямо пропорционален квадратному корню из перепада давления между входом трубки Вентури и ее горловиной.

Потеря напора

Потеря напора – это мера уменьшения общего напора (сумма подъемного напора, скоростного напора и напора) жидкости при ее движении через жидкостную систему. В реальных жидкостях потеря напора неизбежна. Это происходит из-за: трения между жидкостью и стенками трубы; трение между соседними частицами жидкости при их движении относительно друг друга; и турбулентность, вызываемая всякий раз, когда поток перенаправляется или каким-либо образом влияет на такие компоненты, как входы и выходы трубопроводов, насосы, клапаны, редукторы потока и фитинги.

Потери на трение – это часть общей потери напора, которая возникает, когда жидкость течет по прямым трубам. Потеря напора для потока жидкости прямо пропорциональна длине трубы, квадрату скорости жидкости и члену, учитывающему трение жидкости, называемому коэффициентом трения. Потеря напора обратно пропорциональна диаметру трубы.

Потеря напора ∝ f Lv ² / D

Коэффициент трения

Было установлено, что коэффициент трения зависит от числа Рейнольдса для потока и степени шероховатости внутренней поверхности трубы.

Величина, используемая для измерения шероховатости трубы, называется относительной шероховатостью, которая равна средней высоте неровностей поверхности (ε), деленной на диаметр трубы (D).

Относительная шероховатость = ε / D

Значение коэффициента трения обычно получают из диаграммы Moody Chart (Рисунок A). Диаграмму Moody Chart можно использовать для определения коэффициента трения на основе числа Рейнольдса и относительной шероховатости.

Рисунок A: Moody Chart Пример:

Определите коэффициент трения (f) для потока жидкости в трубе, имеющей число Рейнольдса 40 000 и относительную шероховатость 0.01.

Решение:

Используя диаграмму Moody Chart, число Рейнольдса 40 000 пересекает кривую, соответствующую относительной шероховатости 0,01 при коэффициенте трения 0,04.

Уравнение Дарси

Потери напора на трение могут быть рассчитаны с использованием математической зависимости, известной как уравнение Дарси для потери напора. Уравнение принимает две различные формы. Первая форма уравнения Дарси определяет потери в системе, связанные с длиной трубы.

H

_r = f L v ² / D 2 g (3-14)

где:

f = коэффициент трения (без агрегата)

L = длина трубы (футы)

D = диаметр длины трубы (футы)

v = скорость жидкости (фут / сек)

g = ускорение свободного падения (фут / сек ² )

Пример:

Уравнение потери напора Дарси Труба длиной 100 футов и диаметром 20 дюймов содержит воду при температуре 200 ° F, текущую с массовым расходом 700 фунтов / м3.Вода имеет плотность 60 фунтов / фут ³ и вязкость 1,978 x 10 ^-7 фунт-сила-сек / фут ² . Относительная шероховатость трубы 0,00008. Рассчитайте потерю напора для трубы.

Решение:

Последовательность шагов, необходимых для решения этой проблемы, заключается в том, чтобы сначала определить скорость потока. Во-вторых, используя скорость потока и заданные свойства жидкости, вычислите число Рейнольдса. В-третьих, определите коэффициент трения по числу Рейнольдса и относительной шероховатости.Наконец, используйте уравнение Дарси, чтобы определить потерю напора.

m˙ = ρ A v

v = m˙ / ρ A

= (700 фунт / сек) / (60 фунт / фут ³ ) π (10 дюймов) ² (1 фут ² / 144 дюйма ²⁾

v = 5,35 фут / сек

N _R = ρ v D / мкг _c

N _R = (60 фунтов / фут ³ ) (5,35 футов / сек) (20 дюймов) (1 фут / 12 дюймов) / (1,978 x 10 ^-7 фунт-сила-сек / фут ² ) (32,17 фут-фунт-сила / фунт-сила-фут-сек ²⁾ =

N _R = 8.4 x 10 ⁷

Используйте диаграмму Moody для числа Рейнольдса 8,4 x 10 ⁷ и относительной шероховатости 0,00008.

f = 0,012

H _f = f (L / D) (v ² / 2g)

H _f = (o.o12) [100 футов / (20 дюймов) (1 фут / 12 дюймов) )] * (5,35 фут / сек) ² /(2)(32,17 фут / сек ² )

H _f = 0,32 фута

Незначительные потери

Потери, возникающие в трубопроводах из-за изгибов, локти, суставы, клапаны и т. д.иногда называют незначительными потерями. Это неправильное название, потому что во многих случаях эти потери более важны, чем потери из-за трения трубы, рассмотренные в предыдущем разделе. Для всех незначительных потерь в турбулентном потоке потеря напора изменяется пропорционально квадрату скорости. Таким образом, удобный метод выражения незначительных потерь потока – это коэффициент потерь (k). Значения коэффициента потерь (k) для типовых ситуаций и арматуры можно найти в стандартных справочниках. Форма уравнения Дарси, используемого для расчета незначительных потерь отдельных компонентов жидкостной системы, выражается уравнением 3-15.

H

_f = kv ² / 2g (3-15)

Эквивалентная длина трубопровода

Незначительные потери могут быть выражены через эквивалентную длину (Leq) трубы, которая будет иметь такую ​​же потерю напора для такая же скорость нагнетаемого потока. Эту связь можно найти, установив две формы уравнения Дарси равными друг другу.

f L v ² / D 2g = kv ² / 2g

Это дает два полезных соотношения

L

_eq = k D / f (3-16)

k = f L

_eq / D (3-17)

Типичные значения L _eq / D для общих компонентов трубопроводной системы перечислены в таблице 1.Эквивалентная длина трубопровода, которая вызовет такие же потери напора, как и конкретный компонент, может быть определена путем умножения значения L _экв. / D для этого компонента на диаметр трубы. Чем выше значение L _eq / D, тем длиннее эквивалентная длина трубы.

Таблица 1: Типичные значения Leq / D Пример:

Полностью открытая задвижка находится в трубе диаметром 10 дюймов. Какая эквивалентная длина трубы вызовет такую ​​же потерю напора, как и задвижка?

Решение:

Из таблицы 1 мы находим, что значение L _экв. / D для полностью открытой задвижки равно 10.

L _eq = (L / D) D

= 10 (10 дюймов)

= 100 дюймов

Добавляя эквивалентные длины всех компонентов к фактической длине трубы в системе, мы можем получить L _экв. значение для всей системы трубопроводов.

Основные положения этой главы кратко изложены ниже.

• Потеря напора – это уменьшение общего напора (сумма потенциального напора, скоростного напора и напора) жидкости, вызванное трением, присутствующим при движении жидкости.

• Потери на трение – это часть общей потери напора, которая возникает, когда жидкость течет по прямым трубам.

• Незначительные потери – это потери напора, возникающие из-за изгибов, колен, соединений, клапанов и других компонентов. Каждый раз, когда поток изменяет направление или изменяется площадь поперечного сечения, он испытывает потерю напора.

• Коэффициент трения для потока жидкости можно определить с помощью диаграммы Moody Chart, если можно определить относительную шероховатость трубы и число Рейнольдса потока.

• Уравнение Дарси можно использовать для расчета потерь на трение.

• Для расчета незначительных потерь можно использовать специальную форму уравнения Дарси.

• Длину трубы, которая может вызвать такую ​​же потерю напора, как у клапана или фитинга, можно определить, умножив значение L / D для компонента, указанного в справочниках или руководствах поставщиков, на диаметр трубы.

Принудительная и естественная циркуляция

В предыдущих главах, посвященных потоку жидкости, было объяснено, что каждый раз, когда жидкость течет, возникает некоторое трение, связанное с движением, которое вызывает потерю напора.Было указано, что эта потеря напора обычно компенсируется в трубопроводных системах насосами, которые действительно работают с жидкостью, компенсируя потерю напора из-за трения. Циркуляция жидкости в системах с помощью насосов обозначается как принудительная циркуляция .

Некоторые жидкостные системы можно спроектировать таким образом, чтобы не было необходимости в насосах для обеспечения циркуляции. Напор, необходимый для компенсации потерь напора, создается градиентами плотности и перепадами высоты.Поток, возникающий в этих условиях, называется естественной циркуляцией .

Тепловая приводная головка

Тепловая приводная головка – это сила, которая вызывает естественную циркуляцию. Это вызвано разницей в плотности между двумя телами или областями жидкости.

Рассмотрим два равных объема жидкости одного и того же типа. Если два объема имеют разную температуру, тогда объем с более высокой температурой также будет иметь более низкую плотность и, следовательно, меньшую массу.Поскольку объем при более высокой температуре будет иметь меньшую массу, на него также будет оказываться меньшая сила тяжести. Эта разница в силе тяжести, действующей на текучую среду, будет иметь тенденцию вызывать подъем более горячей текучей среды и опускание более холодной текучей среды.

Этот эффект наблюдается во многих местах. Один из примеров – воздушный шар. Сила, заставляющая воздушный шар подниматься вверх, является результатом разницы в плотности между горячим воздухом внутри воздушного шара и более холодным воздухом, окружающим его.

Тепло, добавляемое воздуху в воздушном шаре, добавляет энергию молекулам воздуха. Движение молекул воздуха увеличивается, и молекулы воздуха занимают больше места. Молекулы воздуха внутри воздушного шара занимают больше места, чем такое же количество молекул воздуха вне воздушного шара. Это означает, что горячий воздух менее плотный и легкий, чем окружающий воздух. Поскольку воздух в воздушном шаре менее плотный, сила тяжести оказывает на него меньшее влияние. В результате воздушный шар весит меньше окружающего воздуха.Гравитация втягивает более холодный воздух в пространство, занимаемое воздушным шаром. Движение более холодного воздуха вниз выталкивает воздушный шар из ранее занятого пространства, и он поднимается.

Условия, необходимые для естественной циркуляции

Естественная циркуляция будет иметь место только при наличии правильных условий. Даже после того, как естественное кровообращение началось, устранение любого из этих условий приведет к остановке естественного кровообращения. Условия естественной циркуляции следующие.

1. Существует разница температур (имеется источник тепла и радиатор).

2. Источник тепла находится ниже радиатора.

3. Жидкости должны контактировать друг с другом.

Должны быть два тела жидкости с разными температурами. Это также может быть одно тело жидкости с участками с разной температурой. Разница в температуре необходима для разницы в плотности жидкости. Разница в плотности является движущей силой естественного циркуляционного потока.

Для продолжения естественной циркуляции необходимо поддерживать разницу температур. Добавление тепла от источника тепла должно происходить в зоне с высокой температурой. В области низких температур должен существовать непрерывный отвод тепла радиатором. В противном случае температуры в конечном итоге выровнялись бы, и дальнейшая циркуляция прекратилась.

Источник тепла должен располагаться ниже радиатора. Как показано на примере воздушного шара, более теплая жидкость менее плотна и будет иметь тенденцию подниматься, а более холодная жидкость более плотная и будет иметь тенденцию опускаться.Чтобы воспользоваться преимуществом естественного движения теплых и холодных жидкостей, источник тепла и радиатор должны располагаться на соответствующей высоте.

Две области должны соприкасаться, чтобы был возможен поток между ними. Если путь потока заблокирован или заблокирован, естественная циркуляция невозможна.

Пример охлаждения с естественной циркуляцией

Естественная циркуляция часто является основным средством охлаждения реакторов бассейнового типа и облученных тепловыделяющих сборок, хранящихся в бассейнах с водой после извлечения из реактора.Источником тепла является тепловыделяющая сборка. Радиатор – это основная часть воды в бассейне.

Вода в нижней части тепловыделяющей сборки поглощает энергию, генерируемую сборкой. Температура воды увеличивается, а плотность уменьшается. Сила тяжести втягивает более холодную (более плотную) воду в нижнюю часть узла, вытесняя более теплую воду. Более теплая (более легкая) вода вынуждена уступить свое место более холодной (более тяжелой) воде. Более теплая (более легкая) вода поднимается выше в сборке. По мере продвижения воды по длине сборки она поглощает больше энергии.Вода становится все светлее и светлее, непрерывно выталкиваясь вверх более плотной водой, движущейся под ней. В свою очередь, более холодная вода поглощает энергию от узла и также вынуждена подниматься по мере продолжения естественного циркуляционного потока. Вода, выходящая из верхней части топливной сборки, отдает свою энергию, смешиваясь с большей частью воды в бассейне. Основная часть воды в бассейне обычно охлаждается путем циркуляции через теплообменники в отдельном процессе.

Расход и разница температур

Тепловая приводная головка, которая вызывает естественную циркуляцию, возникает из-за изменения плотности, вызванного разницей температур.Как правило, чем больше разница температур между горячей и холодной областями жидкости, тем больше тепловая приводная головка и результирующая скорость потока. Однако рекомендуется держать горячую жидкость переохлажденной, чтобы предотвратить изменение фазы. Можно иметь естественную циркуляцию в двухфазном потоке, но, как правило, поддерживать поток труднее.

Для индикации или проверки естественной циркуляции могут использоваться различные параметры. Это зависит от типа растения.Например, для реактора с водой под давлением (PWR) выбранные параметры системы охлаждения реактора (RCS), которые будут использоваться, следующие.

1. RCS ∆T (T _Hot – T _Cold ) должен составлять 25-80% от значения полной мощности и должен быть постоянным или медленно уменьшаться. Это указывает на то, что остаточное тепло удаляется из системы с достаточной скоростью для поддержания или снижения внутренней температуры.

2. RCS Температура горячих и холодных ног должна быть постоянной или медленно снижаться. Опять же, это указывает на то, что тепло удаляется, а тепловая нагрузка распада, как и ожидалось, уменьшается.

3. Давление пара парогенератора (давление вторичного контура) должно соответствовать температуре RCS. Это подтверждает, что парогенератор отводит тепло от охлаждающей жидкости RCS.

Если естественная циркуляция для PWR происходит или неизбежна, можно выполнить несколько действий, чтобы обеспечить или улучшить возможности охлаждения активной зоны. Во-первых, уровень в компенсаторе давления может поддерживаться выше 50%. Во-вторых, поддерживайте переохлаждение RCS на уровне 15 ^o F или выше.

Оба эти действия помогут предотвратить образование паровых карманов в RCS, где они ограничили бы поток RCS.В-третьих, поддерживайте уровень воды в парогенераторе ≥ нормального диапазона. Это обеспечивает соответствующий теплоотвод, чтобы гарантировать, что отвод тепла будет достаточным для предотвращения закипания RCS.

Основные положения этой главы перечислены ниже.

• Естественный циркуляционный поток – это циркуляция жидкости без использования механических устройств.

• Принудительный циркуляционный поток – это циркуляция жидкости в системе с помощью насосов.

• Тепловая приводная головка является движущей силой для естественной циркуляции, вызванной разницей в плотности между двумя областями жидкости.

• Для поддержания естественной циркуляции необходимы три элемента:

• Должны быть теплоотвод и источник тепла.
• Источник тепла должен располагаться под радиатором.
• Между теплой и холодной жидкостью должны существовать пути потока.

• Как правило, чем больше разница температур, тем выше расход естественной циркуляции.

• Естественная циркуляция в PWR может быть проверена путем мониторинга:

• RCS ∆T – 25% -80% значение полной мощности
• T _{Горячий} / T _{Холодный} – постоянно или медленно снижение
• Давление пара S / G – отслеживание температуры RCS

• Естественная циркуляция в PWR может быть увеличена за счет:

• поддерживать уровень компенсатора давления> 50%
• поддерживать RCS ≥ 15o F переохлаждение. .В некоторых важных местах в системах потока жидкости происходит одновременный поток жидкой воды и пара, известный как двухфазный поток. Этих простых соотношений, используемых для анализа однофазного потока, недостаточно для анализа двухфазного потока.

  Существует несколько методов, используемых для прогнозирования потери напора из-за трения жидкости для двухфазного потока. Двухфазное трение потока больше, чем однофазное трение при тех же размерах трубопровода и массовом расходе. Разница, по-видимому, зависит от типа потока и является результатом увеличения скорости потока.Потери на двухфазное трение экспериментально определяются путем измерения перепада давления на различных элементах трубопровода.

  Двухфазные потери обычно связаны с однофазными потерями через те же элементы. Один принятый метод определения потерь на двухфазное трение на основе однофазных потерь включает множитель двухфазного трения (R), который определяется как отношение двухфазных потерь напора к потерям напора, оцененным с использованием насыщенного жидкие свойства.

  R = H

  _f, двухфазный / H _f, насыщенная жидкость (3-18)

  где:

  R = двухфазный множитель трения (без единиц)

  H _f, два -фаза = двухфазная потеря напора из-за трения (футы)

  H _f, насыщенная жидкость = однофазная потеря напора из-за трения (футы)

  Множитель трения (R) оказался намного выше при более низких давлениях, чем при более высоких давлениях.Двухфазная потеря напора может быть во много раз больше, чем однофазная потеря напора.

  Хотя для моделей двухфазного потока использовался широкий диапазон названий, мы определим только три типа потока. Используемые схемы потока определены следующим образом:

  1. Пузырьковый поток: происходит рассеяние пузырьков пара в непрерывном потоке жидкости.

  2. Пробковый поток: в пузырьковом потоке пузырьки растут за счет слияния и в конечном итоге становятся того же диаметра, что и труба. При этом образуются типичные пузыри пулевидной формы, характерные для снарядного режима.

  3. Кольцевой поток: теперь жидкость распределяется между жидкой пленкой, текущей вверх по стенке, и дисперсией капель, текущих в паровом ядре потока.

  Нестабильность потока

  Нестабильный поток может возникать в виде колебаний потока или его реверсирования. Колебания потока – это изменения потока из-за образования пустот или механических препятствий при проектировании и производстве. Колебания потока в одном канале теплоносителя реактора иногда вызывают колебания потока в окружающих каналах теплоносителя из-за перераспределения потока.Колебания потока нежелательны по нескольким причинам. Во-первых, устойчивые колебания потока могут вызывать нежелательную вынужденную механическую вибрацию компонентов. Это может привести к выходу этих компонентов из строя из-за усталости. Во-вторых, колебания потока могут вызвать проблемы управления системой, имеющие особое значение в ядерных реакторах с жидкостным охлаждением, поскольку теплоноситель также используется в качестве замедлителя. В-третьих, колебания потока влияют на характеристики местного теплообмена и кипения. В ходе испытаний было обнаружено, что критический тепловой поток (CHF), необходимый для отклонения от пузырькового кипения (DNB), может быть снижен на целых 40%, когда поток колеблется.Это сильно снижает тепловой предел и плотность мощности по длине активной зоны реактора. Опять же, путем тестирования было обнаружено, что колебания потока не являются серьезной проблемой для некоторых реакторов с водой под давлением, если мощность не превышает 150% для нормальных условий потока. Колебания потока могут быть проблемой во время операций с естественной циркуляцией из-за присутствующих низких скоростей потока.

  Во время естественной циркуляции пузырьки пара, образующиеся во время колебаний потока, могут иметь достаточно влияния, чтобы фактически вызвать полное реверсирование потока в затронутом канале.

  И колебания потока, и реверсирование потока приводят к очень нестабильному состоянию, поскольку паровые подушки, образующиеся на нагретых поверхностях, напрямую влияют на способность отводить тепло от этих поверхностей.

  Штыревой патрубок

  В случае разрыва трубы сила реакции, создаваемая высокоскоростной струей жидкости, может вызвать смещение трубопровода и серьезное повреждение компонентов, контрольно-измерительных приборов и оборудования в зоне разрыва. Эта характеристика аналогична необслуживаемому садовому шлангу или пожарному шлангу, который непредсказуемо «хлестает».Этот тип отказа анализируется, чтобы свести к минимуму повреждение, если бы труба изгибалась поблизости от оборудования, связанного с безопасностью.

  Гидравлический молот

  Гидравлический удар – это ударная волна жидкости, возникающая в результате внезапного начала или остановки потока. На него влияют начальное давление в системе, плотность жидкости, скорость звука в жидкости, эластичность жидкости и трубы, изменение скорости жидкости, диаметр и толщина трубы и клапана. рабочее время.

  Во время закрытия клапана кинетическая энергия движущейся жидкости преобразуется в потенциальную энергию. Эластичность жидкости и стенки трубы создает волну положительного давления, направленную к источнику жидкости. Когда эта волна достигнет источника, масса жидкости будет в покое, но под огромным давлением. Сжатая жидкость и растянутые стенки трубы теперь начнут выпускать жидкость из трубы обратно к источнику и вернуться к статическому давлению источника. Это высвобождение энергии сформирует еще одну волну давления, возвращающуюся к клапану.Когда эта ударная волна достигает клапана, из-за импульса жидкости стенка трубы начинает сокращаться. Это сжатие передается обратно источнику, что снижает давление в трубопроводе ниже статического давления источника. Эти волны давления будут перемещаться вперед и назад несколько раз, пока трение жидкости не демпфирует переменные волны давления до статического давления источника. Обычно весь процесс молота занимает менее одной секунды.

  Первоначальный толчок внезапной остановки потока может вызвать переходные изменения давления, превышающие статическое давление.Если клапан закрывается медленно, потеря кинетической энергии будет постепенной. Если его закрыть быстро, потеря кинетической энергии будет очень быстрой. Из-за быстрой потери кинетической энергии возникает ударная волна. Ударная волна, вызванная гидравлическим ударом, может иметь достаточную силу, чтобы вызвать физическое повреждение трубопроводов, оборудования и персонала. Гидравлический удар в трубах, как известно, выдергивает опоры труб из их креплений, разрывает трубопроводы и вызывает биение труб.

  Пик давления

  Пик давления – это результирующий быстрый рост давления выше статического, вызванный гидроударами.Максимальный всплеск давления будет в момент изменения расхода и регулируется следующим уравнением.

  ∆P = ρ _c ∆v / g _c

  где:

  ∆P = скачок давления (фунт-сила / фут ² )

  ρ = плотность жидкости (фунт / фут ³ )

  c = Скорость волны давления (фут / сек) (Скорость звука в жидкости)

  ∆v = Изменение скорости жидкости (фут / сек)

  gc = Гравитационная постоянная 32.17 (фунт-фут / фунт-сила-сек ² )

  Пример:

  Скачок давления Вода плотностью 62,4 фунт / фут ³ и давлением 120 фунтов на квадратный дюйм течет по трубе со скоростью 10 футов / сек. Скорость звука в воде 4780 футов / сек. Внезапно закрылся обратный клапан. Какое максимальное давление жидкости в фунтах на квадратный дюйм?

  Раствор

  P _Макс = P _{статический} + ΔP _Пик

  P _Макс = 120 фунт-сила / дюйм ² + ρ _c ΔV / g _c

  9000 = 120 фунт-сила / дюйм ² + (62.4 фунта / фут ³ ) (4780 фут / сек) (10 фут / сек) / (32,17 фунт-фут / фунт-сила-сек) / (32,17 фунт-фут / фунт-сила-сек ² )

  P _{Макс. в ²}

  P _Макс. = 76,3 фунтов на кв. дюйм

  Паровой молот

  Паровой молот похож на гидравлический молот, за исключением того, что он предназначен для паровой системы. Паровой молот – это газовая ударная волна, возникающая в результате внезапного запуска или остановки потока. Паровой молот не так силен, как гидравлический, по трем причинам:

  1.Сжимаемость пара гасит ударную волну

  2. Скорость звука в паре составляет примерно одну треть скорости звука в воде.

  3. Плотность пара примерно в 1600 раз меньше плотности воды.

  Проблемы, связанные с паропроводом, включают термический удар и водяные пробки (то есть конденсацию в паровой системе) в результате неправильного нагрева.

  Операционные соображения

  Гидравлический и паровой молот – не редкость на промышленных предприятиях.Изменения расхода в трубопроводных системах должны производиться медленно, что является частью надлежащей практики оператора. Чтобы предотвратить гидравлический и паровой удар, операторы должны обеспечить надлежащую вентиляцию жидкостных систем и обеспечить надлежащий слив газовых или паровых систем во время запуска. Если возможно, инициируйте запуск насоса при закрытом нагнетательном клапане и медленно откройте нагнетательный клапан, чтобы запустить поток в системе. Если возможно, запускайте насосы меньшей производительности перед насосами большей производительности. По возможности используйте клапаны разогрева вокруг запорных клапанов основного потока.Если возможно, закройте нагнетательные клапаны насоса перед остановкой насосов. Периодически проверяйте правильность работы влагоуловителей и воздухоотводчиков во время работы.

  Основные положения этой главы кратко изложены ниже.

  Комбинация жидкости и пара, протекающей по трубе, называется двухфазным потоком.

  Типы двухфазного потока включают:

  • Пузырьковый поток: происходит диспергирование пузырьков пара в непрерывном потоке жидкости.

  • Пробковый поток: пузырьки растут за счет слияния и в конечном итоге становятся того же диаметра, что и труба, образуя пузырьки в форме пули.

  • Кольцевой поток: жидкость распределяется между жидкой пленкой, текущей вверх по стенке, и дисперсией капель, текущей в паровой сердцевине потока.

  Колебания и нестабильность основного потока могут вызвать:

  • нежелательную механическую вибрацию компонентов.

  • уменьшение теплового потока, необходимого для возникновения DNB.

  • прерывание фактического циркуляционного потока.

  Колебания и нестабильность потока могут возникать в следующих условиях:

  • сердечник находится вне расчетных условий, мощность> 150%

  • механический отказ, вызывающий закупорку потока

  • недостаточное охлаждение активной зоны во время естественная циркуляция, при которой происходит кипение.

  Изгиб трубы – это смещение трубопровода, создаваемое реакционными силами высокоскоростной струи жидкости после разрыва трубы.

  Гидравлический удар – это ударная волна жидкости, возникающая в результате внезапного начала или остановки потока.

  Преобразование энергии в центробежном насосе

  Жидкость, поступающая в центробежный насос, сразу же направляется в зону низкого давления в центре или в проушине рабочего колеса. При вращении крыльчатки и лопастей они передают импульс поступающей жидкости. Передача количества движения движущейся жидкости увеличивает скорость жидкости. По мере увеличения скорости жидкости увеличивается ее кинетическая энергия.Жидкость с высокой кинетической энергией вытесняется из области рабочего колеса и попадает в улитку.

  Улитка – это область с постоянно увеличивающейся площадью поперечного сечения, предназначенная для преобразования кинетической энергии жидкости в давление жидкости. Механизм этого преобразования энергии такой же, как и для дозвукового потока через расширяющуюся часть сопла. Математический анализ потока через улитку основан на общем уравнении энергии, уравнении неразрывности и уравнении, связывающем внутренние свойства системы.Ключевыми параметрами, влияющими на преобразование энергии, являются увеличивающаяся площадь поперечного сечения улитки, более высокое противодавление системы на выходе улитки и несжимаемый дозвуковой поток жидкости. В результате взаимозависимости этих параметров поток жидкости в улитке, аналогичный дозвуковому потоку в расширяющемся сопле, испытывает уменьшение скорости и увеличение давления.

  Рабочие характеристики центробежного насоса

  Рисунок 7: Типичные характеристики центробежного насоса Кривая

  Обычно центробежный насос создает относительно небольшое повышение давления в жидкости.Это повышение давления может составлять от нескольких десятков до нескольких сотен фунтов на квадратный дюйм в центробежном насосе с одноступенчатым рабочим колесом. Термин PSID (фунт-сила на квадратный дюйм дифференциала) эквивалентен ∆P. В данном контексте это разница давлений на всасывании и нагнетании насоса. PSID также можно использовать для описания перепада давления в компоненте системы (сетчатые фильтры, фильтры, теплообменники, клапаны, деминерализаторы и т. Д.). Когда центробежный насос работает с постоянной скоростью, увеличение противодавления системы на текущий поток приводит к уменьшению величины объемной скорости потока, которую центробежный насос может поддерживать.

  Анализ взаимосвязи между объемным расходом (), который центробежный насос V˙ может поддерживать, и перепадом давления в насосе (∆Ppump) основан на различных физических характеристиках насоса и жидкости в системе. Переменные, оцениваемые инженерами-проектировщиками для определения этой взаимосвязи, включают эффективность насоса, мощность, подаваемую на насос, скорость вращения, диаметр рабочего колеса и лопастей, плотность жидкости и вязкость жидкости. Результат этого сложного анализа для типичного центробежного насоса, работающего на одной конкретной скорости, показан на графике на рисунке 7.

  Напор насоса по вертикальной оси – это разница между противодавлением в системе и давлением на входе насоса (∆Ppump). Объемный расход (V) по горизонтальной оси – это скорость, с которой жидкость протекает через насос. График предполагает одну конкретную скорость (N) для рабочего колеса насоса.

  Кавитация

  Когда перекачиваемая жидкость попадает в проушину центробежного насоса, давление значительно снижается. Чем больше скорость потока через насос, тем больше перепад давления.Если перепад давления достаточно велик или если температура жидкости достаточно высока, перепад давления может быть достаточным, чтобы заставить жидкость мгновенно превращаться в пар, когда местное давление падает ниже давления насыщения для перекачиваемой жидкости. Эти пузырьки пара перемещаются вдоль рабочего колеса насоса вместе с жидкостью. По мере уменьшения скорости потока давление жидкости увеличивается. Это вызывает внезапное схлопывание пузырьков пара на внешних частях крыльчатки. Образование этих пузырьков пара и их последующее схлопывание – кавитация.

  Кавитация может быть очень серьезной проблемой для центробежных насосов. Некоторые насосы могут быть рассчитаны на работу с ограниченным количеством кавитации. Большинство центробежных насосов не могут выдерживать кавитацию в течение значительных периодов времени; они повреждаются из-за эрозии рабочего колеса, вибрации или других проблем, вызванных кавитацией.

  Чистый положительный напор на всасывании

  Чтобы избежать кавитации во время работы насоса, можно контролировать чистый положительный напор на всасывании насоса.Чистый положительный напор на всасывании (NPSH) для насоса – это разница между давлением всасывания и давлением насыщения перекачиваемой жидкости. NPSH используется для измерения того, насколько жидкость близка к условиям насыщения. Уравнение 3-19 можно использовать для расчета чистой положительной высоты всасывания, доступной для насоса. Единицы NPSH – футы воды.

  NPSH = P

  _{всасывание} – P _{насыщение} (3-19)

  где:

  P _{всасывание} = давление всасывания насоса

  P _{насыщение} = давление насыщения для жидкости

  Путем поддержания доступный NPSH на уровне больше, чем NPSH, требуемый производителем насоса, кавитации можно избежать.

  Законы о насосах

  Центробежные насосы обычно подчиняются так называемым законам о насосах. Эти законы гласят, что скорость потока или производительность прямо пропорциональны скорости насоса; напор прямо пропорционален квадрату скорости насоса; а мощность, требуемая двигателем насоса, прямо пропорциональна кубу скорости насоса. Эти законы суммированы в следующих уравнениях.

  V˙ ∝ n (3-20)

  H

  _P ∝ n ² (3-21)

  P ∝ n

  ³ (3-22)

  где:

  n = скорость рабочее колесо насоса (об / мин)

  V = объемный расход насоса (галлоны в минуту или фут3 / час)

  H _p = напор, развиваемый насосом (фунты на квадратный дюйм или футы)

  p = мощность насоса (кВт)

  Используя эти пропорциональности, можно разработать уравнения, связывающие условия на одной скорости с условиями на другой скорости.

  V˙

  ₁ (n ₂ / n ₁ ) = V ₂ (3-23)

  H

  _p1 (n ₂ / n ₁ ) ² = H _p2 (3-24)

  P

  ₁ (n ₂ / n ₁ ) ³ = P ₂ (3-25) Пример: Закон о насосах

  Насос охлаждающей воды работает со скоростью 1800 об / мин. Его расход составляет 400 галлонов в минуту при напоре 48 футов. Мощность насоса составляет 45 кВт.Определите расход, напор и потребляемую мощность насоса, если скорость насоса увеличится до 3600 об / мин.

  Решение:

  Расход

  V˙ ₂ = V˙ ₁ (n ₂ / n ₁ )

  = (400 галлонов в минуту) (3600 об / мин / 1800 об / мин)

  = 800 г / мин

  Напор

  H _p2 = H _p1 (n ₂ / n ₁ ) ²

  = 48 футов (3600 об / мин / 1800 об / мин) ²

  = 192 футов

  Мощность

  P ₂ = P ₁ (n ₂ / n ₁ ) ³

  = 45 кВт (3600 об / 1800 об / мин) ³

  = 360 кВт

  Рисунок 8 : Изменение скоростей центробежного насоса

  Можно построить характеристическую кривую для новой скорости насоса на основе кривой для его исходной скорости.Метод состоит в том, чтобы взять несколько точек на исходной кривой и применить законы насоса для определения нового напора и расхода при новой скорости. Кривая зависимости напора насоса от расхода, которая возникает в результате изменения скорости насоса, графически проиллюстрирована на Рисунке 8.

  Кривая характеристик системы

  Рисунок 9: Типичная кривая потери напора в системе

  В главе, посвященной потере напора, было определено, что оба фрикционные потери и незначительные потери в трубопроводных системах были пропорциональны квадрату скорости потока.Поскольку скорость потока прямо пропорциональна объемному расходу, потеря давления в системе должна быть прямо пропорциональна квадрату объемного расхода. Исходя из этого соотношения, можно построить кривую потери напора в системе в зависимости от объемного расхода. Кривая потери напора для типичной системы трубопроводов имеет форму параболы, как показано на рисунке 9.

  Рабочая точка системы

  Рисунок 10: Рабочая точка центробежного насоса

  Точка, в которой насос работает в данной системе трубопроводов, зависит от от расхода и потери напора этой системы.Для данной системы объемный расход сравнивается с потерями напора в системе на характеристической кривой. Построив график характеристической кривой системы и характеристической кривой насоса в одной и той же системе координат, можно определить точку, в которой насос должен работать. Например, на рисунке 10 рабочая точка центробежного насоса в исходной системе обозначена пересечением кривой насоса и кривой системы (h _Lo ).

  Система имеет расход, равный V˙ ₀ , и полную потерю напора в системе, равную ∆P ₀ .Для поддержания расхода V˙ ₀ напор насоса должен быть равен ∆P _o . В системе, описанной системной кривой (h _L1 ), в системе был открыт клапан, чтобы уменьшить сопротивление системы потоку. В этой системе насос поддерживает большой расход (V˙ ₁ ) при меньшем напоре насоса (∆P ₁ ).

  Использование в системе нескольких центробежных насосов

  Типичный центробежный насос имеет относительно небольшое количество движущихся частей и может быть легко адаптирован к различным первичным двигателям.Эти первичные двигатели включают электродвигатели переменного и постоянного тока, дизельные двигатели, паровые турбины и пневмодвигатели. Центробежные насосы, как правило, имеют небольшие размеры и могут быть изготовлены с относительно низкими затратами. Кроме того, центробежные насосы обеспечивают высокий объемный расход при относительно низком давлении.

  Для увеличения объемного расхода в системе или для компенсации больших сопротивлений потоку центробежные насосы часто используются параллельно или последовательно. На рисунке 11 изображены два идентичных центробежных насоса, работающих параллельно с одинаковой скоростью.

  Рисунок 11: Кривая характеристик насоса для двух идентичных центробежных насосов, используемых параллельно Центробежные насосы

  , подключенные параллельно

  Так как вход и выход каждого насоса, показанные на рисунке 11, находятся в идентичных точках в системе, каждый насос должен производить один и тот же насос голова. Однако общий расход в системе является суммой индивидуальных расходов для каждого насоса.

  Когда характеристическая кривая системы рассматривается с кривой для параллельных насосов, рабочая точка на пересечении двух кривых представляет более высокий объемный расход, чем для одиночного насоса, и большую потерю напора в системе.Как показано на Рисунке 12, большая потеря напора в системе происходит с увеличением скорости жидкости в результате увеличения объемного расхода. Из-за большего напора системы объемный расход фактически в два раза меньше расхода, достигаемого при использовании одного насоса.

  Рисунок 12: Рабочая точка для двух параллельных центробежных насосов

  Центробежные насосы серии

  Центробежные насосы используются последовательно для преодоления больших потерь напора в системе, чем один насос может компенсировать по отдельности.Как показано на Рисунке 13, два идентичных центробежных насоса, работающих с одинаковой скоростью и одинаковым объемным расходом, создают одинаковый напор. Поскольку вход второго насоса является выходом первого насоса, напор, создаваемый обоими насосами, является суммой отдельных напоров. Объемный расход от входа первого насоса до выхода второго остается прежним.

  Рисунок 13: Кривая характеристик насоса для двух идентичных центробежных насосов, используемых в серии

  Как показано на Рисунке 14, использование двух насосов последовательно не увеличивает сопротивление потоку в системе вдвое.Два насоса обеспечивают достаточный напор для новой системы, а также поддерживают немного более высокий объемный расход.

  Рисунок 14: Рабочая точка для двух центробежных насосов серии

  Основные моменты этой главы кратко изложены ниже.

  • Чистый положительный напор на всасывании – это разница между давлением всасывания насоса и давлением насыщения жидкости.

  • Кавитация – это образование и последующее схлопывание пузырьков пара на рабочем колесе насоса, когда местное давление падает ниже, а затем поднимается выше давления насыщения перекачиваемой жидкости.

  • Законы насоса можно использовать для определения влияния изменения скорости центробежного насоса на расход, напор и мощность.

  V˙ ₁ (n ₂ / n ₁ ) = V˙ ₂
  H _p1 (n ₂ / n ₁ ) ² = H _p2
  P ₁ (n ₂ / n ₁ ) ³ = P ₂

  • Кривая комбинированного насоса для двух центробежных насосов, подключенных параллельно, может быть определена путем сложения индивидуальные потоки для любой данной головы.

  • Комбинированная характеристика насосов для двух последовательно включенных центробежных насосов может быть определена путем добавления отдельных напоров для любого заданного расхода.

  • Рабочая точка (напор и расход) системы может быть определена путем построения кривой насоса и кривой потери напора системы на одних и тех же осях. Система будет работать на пересечении двух кривых.

  .